铜胁迫对水稻幼苗叶片生长的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

水稻(oryza sativa)是我国最主要粮食作物之一，具有相当悠久的种植历史^[1]。水稻用途不仅可以作为粮食，同时还可以作为一些食物与食物加工的原材料。水稻在解决粮食问题上发挥了相当巨大的作用，总产量占世界粮食作物产量第三位，仅次于低于玉米和小麦。

随着我国工业进程的加快，土地污染和重金属污染等问题也变得愈发的严重。根据相关资料的显示，我国土地重金属污染极大影响了我国农用耕地面积，根据农业部环保监测系统对我国24个城市的重点观测与监控，发现重金属对农业污染的占比高达80%，被重金属污染的粮食占比为1200万吨，造成的经济损失至少为200亿元^[2]。因此土地的污染问题极大的降低了土壤和水稻的生产能力，并且被重金属所污染的土壤中，大多数不能被土壤自生所降解，只能在植物或生态系统中不断堆积，危害人类的健康，重金属污染问题对于水稻的生长具有相当不良的影响^[3]。

逆境（environmental stress）亦称为环境胁迫，是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。根据不同的分类方法可分为生物逆境和理化逆境^[4]。对植物产生重要影响的逆境主要有水分亏缺、低温、高温、盐碱、环境污染等理化逆境和病虫杂草等生物逆境^[5]。在重金属污染日益严重的大趋势下，污染物中过量的重金属进入土壤，在生物体内堆积超过一定的界限，就会对植物产生相应的毒害作用，例如：土壤中cu过量或波尔多液残留累积会引起植物树皮开裂和流胶，生长减缓，枝梢枯萎，落叶，须根腐烂，严重情况下甚至会导致植物死亡。cu元素作为植物生长所必需的微量元素，它对植物的影响是双向的：cu污染对植物最直观的影响表现在与生长长势的减缓，当cu浓度高达2000mg/kg时，水稻几乎会停止生长^[6]。另外cu污染对于叶绿素含量和光合作用具有一定程度的影响，高浓度cu使叶绿体酶活性失调以及分解变快，并且局部cu过多会导致叶绿体蛋白中心粒子组成发生变化而失活，从而抑制光合链中的电子传递^[7]。另一方面在植物的生长当中，cu是植物体内许多氧化酶的重要成分，在植物体内参与氧化还原反应。此外，cu还参与固氮反应，影响固氮作用^[8]。

2. 研究内容和预期目标

在本课题的研究中，我们将以水稻幼苗为研究对象，用CuSO4溶液模拟铜胁迫，分析不同浓度铜胁迫下水稻幼苗叶片的生长情况和抗氧化酶系的活性，定量分析铜离子对水稻苗期发育生长和生理生化指标的影响。此外，利用冷冻透射电镜技术(TEM)研究铜元素在水稻幼苗叶细胞中的分布规律及其对细胞结构的影响，以阐明铜元素影响水稻生长调节的生理机制。

3. 研究的方法与步骤

1、水稻的培养：粳稻苏香粳3号(oryza sativa l. subsp. japonica cv. suxiang 3)种子于36 °c催芽1d露白后转至光温培养箱(16 h光照/8 h黑暗，温度30 °c，1:1:1:100霍格兰营养液)。

2、幼苗处理：将培养7d的水稻幼苗用不同浓度的cuso4溶液(0 5 10,15 , 30, 50, mg/l)模拟胁迫，对照组不采用铜处理。处理7天龄幼苗5天后取样，每组三重复。

3、生理指标测定：将水稻叶片取样0.5 g，在0.1 m磷酸盐缓冲液（ph 7.0–7.4）中匀浆，并以4000 r / min的速度离心15分钟，以制备酶提取物。sod活性按照文献方法通过硝基蓝四唑（nbt）测定法进行测定。测分别采用pod试剂盒a084-3测定pod活性，采用cat试剂盒a007-1测定cat活性，采用丙二醛( mda)试剂盒a003-1测定丙二醛含量。采用外渗电导率法测定质膜透性。叶绿素含量通过叶绿素计（spad-502）检测。

4. 参考文献

[1]土壤重金属镉、铅污染的植物修复技术研究进展[j]. 庹瑞锐,赵运林,董萌,刘孝敏.贵州农业科学.2011(06)

[2]水稻对有机胂胁迫的响应与硅调控机理[d].华中农业大学,2018.

[3]水稻对重金属的吸收特性及其影响因素[j]. 韩娟英,张宁,舒小丽,吴殿星.中国稻米.2018(03)

5. 计划与进度安排

1、2022-2022-1学期17-20周～2022-2022-2学期第1周～第4周(2022-12-25～2022-03-23)接受任务，按照指导教师要求查阅资料，撰写开题报告。

2、第1周～第4周（2022-03-15～2022-03-28）进行水稻幼苗的培养和cu胁迫环境的配置

3、第5周～第8周（2022-03-26～2022-04-20）运用电子透镜等工具测量水稻各方面的生理指标，同时记录下所测的图片数据等