外源硒对水稻镉吸收、转运和亚细胞分布的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

水稻是世界上最重要的农作物之一，是中国最主要的粮食作物。在中国有66%的人口将水稻作为主要的粮食作物^[1]，因此水稻的产量以及质量极为重要。然而工业三废的肆意排放以及含重金属农药、化肥的不合理使用，导致农田土壤环境日益恶化，进而影响了我国稻米的质量安全^[2]。其中，重金属cd因其在土壤中的高度移动性以及对作物的高度毒害性，而被视为最广为人知的环境毒物^[3]和最具有危害性的重金属元素之一^[4]。土壤中的重金属cd被植物吸收后可产生一系列毒害作用，受到cd毒害的植物，通常表现为：细胞和整个植株的生长发育、生理生化过程受到强烈抑制，生物产量下降，干物质积累减少，叶片变黄并出现坏死斑；cd与酶活性中心和蛋白质巯基结合，抑制酶的活性，干扰细胞正常代谢过程；cd直接影响保卫细胞中离子和水分迁移，从而引起植株萎蔫，还能促进抗坏血酸的分解和植株体内游离脯氨酸的积累，增加细胞膜的透性，加速植株的衰老和死亡^[5]。nocito^[6]等人的研究发现水稻容易吸收和积累重金属cd，通过稻米食用摄入cd将会对人体健康造成极大威胁。与cd相比，se是唯一一种由基因调控且生物所必需的微量元素，它能够防治癌症^[7-9]、延缓机体衰老^[10]、提高人体免疫能力^[11]。并且硒对于水稻吸收镉有拮抗作用，因此研究外援硒对水稻镉吸收、转运和亚细胞影响具有很重要的科研、经济意义。

目前国内外均已发现外源硒对水稻镉的吸收、转运具有一定影响，并且研究发现该影响表现为拮抗作用。研究显示^[12]，在缺se或低se区水稻籽粒se含量很低，根据推荐的成人摄se量^[13]，这类稻米中的se难以满足人们的生理需要。因此近些年来，开发富se水稻成为人们研究的热点。随着经济的发展，人们对于健康的关注越来越多，对健康食品越来越重视。近些年来富硒茶被越来越多的人关注和喜爱，而水稻作为中国人的主要粮食作物，对人们的健康至关重要，因此推知发展富硒水稻有可观的前景。

虽然水稻对cd或se的吸收、分配和代谢目前已有一些研究进展，但是，迄今为止，国内外有关水稻cd、se相互作用及se影响水稻cd转运的报道很少。本文在前人研究的基础上，选用水稻品种k优818进行实验，探讨了外源硒处理对水稻镉的吸收、转运及亚细胞的影响。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

通过测定se、cd复合处理条件下，水稻根、茎中cd与se的含量，研究添加外源se对水稻cd吸收、转运及亚细胞分布的影响。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法及实验方案：

1. 水稻的培养

本课题采用水培法培养水稻，具体方法如下：

a.晒种

b.浸种催芽：3% NaOCl消毒10min，自来水漂净，去离子水浸种24h，每半天换水。然后均匀平铺于塑料筐中，将筐搁在盛去离子水的中转箱上，水面以刚好浸没种子为宜，置于恒温培养箱中，38℃破胸20h,32℃催芽。种子及嫩芽阶段注意避光，以符合生长习性。当嫩芽长至2cm左右时，开始光照（日12h,32℃；夜12h,27-28℃）整个过程中注意水面保持。

c.温室培养

恒温箱培养一周后移至温室适应一段时间（若光照强，用黑网布部分遮光），可直接用自来水培养，每周换水。二叶期时可以换成1/8倍营养液（不需调pH）,视苗长势而定。

d. 移苗

水稻长至二叶一心时移苗（若要较多生物量，可适当推后移苗，如三叶期移），用湿润的海棉条松松裹缠近根的茎部，固定在塑料板孔中（孔距及个数适当，板大小与培植的中转箱配套），每孔最多3株。移苗时间选在早晚或阴天，尽量减少根部损伤，光照强时用黑网布遮盖，清水或低浓度营养液缓苗2-5天。苗恢复生机后（以吐水旺盛为标志），去掉黑网布，以1/4倍营养液（pH5.5-5.6）供应，并去掉参差不齐的苗，每个处理保留生长情况相同、株数相同的苗（间苗）。三叶期间做外源添加处理。

e．分别用外源Se、外源Cd，及Se、Cd复合处理，培养7天，每2天更换一次培养液。

f．收获

2.株高及根长的测定：

水稻收获后用去离子水洗净根部，并用吸水纸将水稻表面的水分吸干，用直尺测定其株高及根长。

3.水稻种Se、Cd含量的测定

1）水稻中Cd含量的测定 用HNO₃和HClO₄的混酸(5:1)消解后，经ICP-AES(Perkin-ElmerOptimal2000DV) 测定样品中Cd含量。

2）水稻中Se含量的测定 植物样经杀青、烘干后，采用HNO₃-HClO₄消解法，用北京吉天仪器有限公司的AFS-920型双道原子荧光光度计测定样品中Se含量。

技术路线：见附表

4. 研究创新点

国内外有关水稻Cd、Se相互作用及Se影响Cd转运的报道很少。

本实验在前人实验的基础上，探究了外源硒对水稻亚细胞分布的影响，从而可以更好的分析添加外源硒对水稻Cd吸收、转运机制的作用。

5. 研究计划与进展

2014年3月在温室进行水稻的水培培养，待长出幼苗，再培养7天，将水稻幼苗分为6组，分别进行不同的处理

2014年4月初，分别对水稻幼苗进行se处理，cd处理以及se、cd复合处理

2014年4月中旬，将水稻幼苗收获制样