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叶面喷施纳米硅提高水稻叶片镉固持量的机理
被引量：
1
1
作者
师展
王科积
+2 位作者
刘涛
黄化刚
余海英
《植物营养与肥料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期2366-2379,共14页
【目的】叶面施硅(Si)是镉(Cd)污染农田水稻安全生产中广泛应用的一种措施,但其对Cd的阻控效果因种植环境、水稻品种的不同而存在显著差异。从叶片生理及分子响应的角度探究叶面喷施纳米Si对不同水稻品种Cd积累分配的影响,为合理施用叶...
【目的】叶面施硅(Si)是镉(Cd)污染农田水稻安全生产中广泛应用的一种措施,但其对Cd的阻控效果因种植环境、水稻品种的不同而存在显著差异。从叶片生理及分子响应的角度探究叶面喷施纳米Si对不同水稻品种Cd积累分配的影响,为合理施用叶面阻控剂提供科学依据。【方法】选择叶面喷施纳米Si后,水稻糙米Cd含量显著降低的雅恢2816和宜香优2115,以及糙米Cd含量无显著变化的Y两优1号为供试材料,进行盆栽试验。供试土壤添加CdCl2·2.5H2O,并加水高出土面3~4 cm陈化30天,平衡后的土壤有效Cd含量为1.07 mg/kg。供试纳米Si制剂含Na2SiO3·9H2O 2.5 mmol/L。每个品种设置施Si和不施Si两个处理,施Si处理于水稻抽穗期和灌浆期分别叶面喷施纳米Si制剂50 mL/盆。灌浆期采集倒1、2、3片叶样品,用于生理指标分析。成熟期采集茎秆、倒1~3片叶、籽粒样品,分析Cd积累量分配,叶片Cd的亚细胞分布,细胞壁Cd固持能力及相关基因的表达量。基于细胞壁等温吸附和吸附动力学试验,分析细胞壁Cd的吸附特征。【结果】3个水稻品种地上部各器官Cd的分布均表现为茎秆>籽粒>叶片,叶面喷施纳米Si对水稻地上部Cd的积累总量无显著影响,但影响Cd在水稻茎、叶及籽粒中的分配。叶面喷施纳米Si后,Y两优1号叶片Cd的分配比例降低,糙米Cd含量与对照相比无显著变化;而雅恢2816和宜香优2115叶片Cd的分配比例增加,尤其以倒二叶Cd含量和积累量的增加最为显著,为对照的1.3~2.5倍,糙米Cd含量显著降低,降幅分别为21%和32%。叶面喷施纳米Si显著增加了雅恢2816和宜香优2115倒二叶细胞壁的Cd含量及分配比例,动力学分析结果表明,细胞壁Cd的饱和吸附量分别增加13.72%和42.81%,且细胞壁羟基官能团(-OH)的相对峰面积分别提高43.99%和74.21%;但对于Y两优1号而言,叶面喷施纳米Si后上述生理特征均无显著变化。果胶是3个水稻品种倒二叶细胞壁与Cd结合的主要组分,且果胶甲酯化程度越低越有利于Cd的结合。叶面喷施纳米Si后,雅恢2816和宜香优2115细胞壁果胶中的Cd含量分别显著增加43%和19%,两个品种果胶合成基因OsGAUT1和OsGAUT4的相对表达量亦显著上调,但果胶去甲酯化基因的相对表达量无显著变化;而对Y两优1号而言,上述基因的相对表达量在处理间均无显著变化。【结论】叶面喷施纳米Si对不同水稻品种稻米Cd含量的影响差异主要取决于叶片,尤其是倒二叶对Cd的固持效应。雅恢2816和宜香优2115两个品种叶面喷施纳米Si后,倒二叶细胞壁果胶合成基因OsGAUT1和OsGAUT4的相对表达量显著上调,细胞壁羟基官能团(-OH)的相对峰面积显著增加,因而大大提升了细胞壁对Cd的固持量和固持强度,最终降低了两个水稻品种糙米的Cd含量。
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关键词
稻米镉含量
纳米硅肥
叶片镉固持量
细胞壁羟基官能团
果胶合成基因osgaut1
果胶
合成
基因
osgaut
4
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职称材料
题名
叶面喷施纳米硅提高水稻叶片镉固持量的机理
被引量：
1
1
作者
师展
王科积
刘涛
黄化刚
余海英
机构
四川农业大学资源学院
出处
《植物营养与肥料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期2366-2379,共14页
基金
四川省重点研发计划项目(2023YFN0023)
国家现代农业水稻产业技术体系岗位科学家项目(CARS-01)。
文摘
【目的】叶面施硅(Si)是镉(Cd)污染农田水稻安全生产中广泛应用的一种措施,但其对Cd的阻控效果因种植环境、水稻品种的不同而存在显著差异。从叶片生理及分子响应的角度探究叶面喷施纳米Si对不同水稻品种Cd积累分配的影响,为合理施用叶面阻控剂提供科学依据。【方法】选择叶面喷施纳米Si后,水稻糙米Cd含量显著降低的雅恢2816和宜香优2115,以及糙米Cd含量无显著变化的Y两优1号为供试材料,进行盆栽试验。供试土壤添加CdCl2·2.5H2O,并加水高出土面3~4 cm陈化30天,平衡后的土壤有效Cd含量为1.07 mg/kg。供试纳米Si制剂含Na2SiO3·9H2O 2.5 mmol/L。每个品种设置施Si和不施Si两个处理,施Si处理于水稻抽穗期和灌浆期分别叶面喷施纳米Si制剂50 mL/盆。灌浆期采集倒1、2、3片叶样品,用于生理指标分析。成熟期采集茎秆、倒1~3片叶、籽粒样品,分析Cd积累量分配,叶片Cd的亚细胞分布,细胞壁Cd固持能力及相关基因的表达量。基于细胞壁等温吸附和吸附动力学试验,分析细胞壁Cd的吸附特征。【结果】3个水稻品种地上部各器官Cd的分布均表现为茎秆>籽粒>叶片,叶面喷施纳米Si对水稻地上部Cd的积累总量无显著影响,但影响Cd在水稻茎、叶及籽粒中的分配。叶面喷施纳米Si后,Y两优1号叶片Cd的分配比例降低,糙米Cd含量与对照相比无显著变化;而雅恢2816和宜香优2115叶片Cd的分配比例增加,尤其以倒二叶Cd含量和积累量的增加最为显著,为对照的1.3~2.5倍,糙米Cd含量显著降低,降幅分别为21%和32%。叶面喷施纳米Si显著增加了雅恢2816和宜香优2115倒二叶细胞壁的Cd含量及分配比例,动力学分析结果表明,细胞壁Cd的饱和吸附量分别增加13.72%和42.81%,且细胞壁羟基官能团(-OH)的相对峰面积分别提高43.99%和74.21%;但对于Y两优1号而言,叶面喷施纳米Si后上述生理特征均无显著变化。果胶是3个水稻品种倒二叶细胞壁与Cd结合的主要组分,且果胶甲酯化程度越低越有利于Cd的结合。叶面喷施纳米Si后,雅恢2816和宜香优2115细胞壁果胶中的Cd含量分别显著增加43%和19%,两个品种果胶合成基因OsGAUT1和OsGAUT4的相对表达量亦显著上调,但果胶去甲酯化基因的相对表达量无显著变化;而对Y两优1号而言,上述基因的相对表达量在处理间均无显著变化。【结论】叶面喷施纳米Si对不同水稻品种稻米Cd含量的影响差异主要取决于叶片,尤其是倒二叶对Cd的固持效应。雅恢2816和宜香优2115两个品种叶面喷施纳米Si后,倒二叶细胞壁果胶合成基因OsGAUT1和OsGAUT4的相对表达量显著上调,细胞壁羟基官能团(-OH)的相对峰面积显著增加,因而大大提升了细胞壁对Cd的固持量和固持强度,最终降低了两个水稻品种糙米的Cd含量。
关键词
稻米镉含量
纳米硅肥
叶片镉固持量
细胞壁羟基官能团
果胶合成基因osgaut1
果胶
合成
基因
osgaut
4
Keywords
rice grain cadmium content
nano-Si fertilizer
leaves Cd retention
hydroxyl functional group
pectin synthesis gene
osgaut
1
pectin synthesis gene
osgaut
4
分类号
X53 [环境科学与工程—环境工程]
X173 [环境科学与工程—环境科学]
S511 [农业科学—作物学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
叶面喷施纳米硅提高水稻叶片镉固持量的机理
师展
王科积
刘涛
黄化刚
余海英
《植物营养与肥料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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