镉胁迫对水稻的生理影响分析研究

镉胁迫对水稻的生理影响分析研究
镉（Cadmium，Cd）是毒性最强的重金属元素之一，在土壤中易被植物所吸收。

而水稻种植于镉含量超标的环境中，生长发育及产量品质均会受到恶劣影响。

谷粒中含有大量的镉，再通过食物链富集，人类就会面临慢性中毒的风险。

为了减小镉摄入对于人体健康的影响，必须从水稻着手。

所以镉胁迫对水稻的生理影响分析研究引起了研究者的高度重视。

本文对此项研究进程进行综述，旨在对培育低镉水稻品种提供参考。

标签：水稻；镉；生理影响
1.镉胁迫对于水稻生长和营养代谢的影响
1.1镉对水稻生长的影响
Cd作为一种毒性很强的重金属元素，被水稻吸收后固然会对其生长发育造成影响。

有研究表明，Cd对作物生长的抑制作用随浓度的增加愈加显著[l]。

Cd 对水稻生长发育的抑制主要是在生长发育的前中期，后期抑制作用减弱。

水稻生育前期对环境中Cd的适应能力较差，生长发育容易受到抑制，随着水稻的生长，适应Cd的能力逐渐增强，从而减弱了Cd的毒害作用[2]。

有研究表明，Cd主要通过与植物体内蛋白质结合改变蛋白质性质，从而影响植物的正常生长[3]。

水稻生育前期对含氮化合物的需求量较大，Cd通过与这些含氮化合物特别是蛋白质结合改变其化学性质，從而抑制水稻生长，而水稻生育后期主要以碳代谢或碳水化合物的积累为主，Cd对水稻生长发育的影响减弱。

此外，Cd对水稻生育后期毒害作用的减弱也可能与土壤中Cd的生物有效性降低有关[4]。

1.2镉对水稻矿质营养元素吸收的影响
矿质营养元素在作物体内的物质组成和代谢过程都有重要作用，Cd胁迫影响作物对矿质营养元素的吸收，从而影响作物的正常生长和发育。

研究表明，镉胁迫显著影响籽粒中一些矿质元素的含量，按镉对籽粒元素含量的效应可将所涉及的8种元素划分为二类，一类呈现为抑制效应，包括K、P、Mg、Mn和Zn 等5种；另一类呈现为促进效应，包括Fe、Cu和Ca等3种[5]。

细胞膜上的离子转运蛋白可以转运矿质元素，Cd胁迫导致Cd与一些矿质元素离子竞争膜上的蛋白载体的结合位点，从而减少了这些矿质营养元素的吸收和运输[6]。

2.水稻镉胁迫的生理响应
2.1镉胁迫抑制水稻的光合作用
研究结果说明，镉是通过损害光合途径的组成成分和酶，来抑制水稻的光合作用。

镉胁迫下，水稻叶片中核酮糖-l，5-二磷酸羧化酶/加氧酶激酶、NADP-苹果酸酶、放氧复合物蛋白l和FtsH2均上调表达，这些蛋白质的增强表达有利
于水稻的光合作用。

[7]
2.2镉胁迫改变水稻对钙和铁的吸收与转运
镉胁迫下，水稻叶片的GST活性无显著变化，根中的CST活性增强；叶片中铁和钙含量显著降低；根系中的铁含量随处理浓度增大而升高，钙含量在50μmol.L-l镉处理下升高，100μmol.L-l镉胁迫下则降低。

镉胁迫改变水稻对钙和铁的吸收与转运，抑制了水稻生长[7]。

3.结语
近年来，随着社会工业化进程的发展，工业三废排放、矿产开采、电池乱扔以及农药、化肥的大量使用，导致部分土壤和水体的镉含量剧增。

为了防止人体摄入过量镉引起中毒，必须从根源进行控制，为此分析研究镉胁迫对水稻的生理影响对于提高水稻耐镉性能，避免镉毒害，减少镉的吸A量。

但是目前对于重金属有毒物质镉胁迫的水稻的研究还很有限，并且还主要停留在实验室阶段，希望研究者可以多加关注，并可以进行大量生产试验，最终通过对基因及蛋白的改编培育出低镉水稻品种，提高食用水稻生产的质量品质，保障粮食安全。

参考文献：
【1】陈京都，何理，许轲，等2013镉胁迫对不同基因型水稻生长及矿质营养元素吸收的影响生态学杂志，32 （12）：3219-3225.
【2】黄冬芬，奚岭林，杨立年，等.2008不同耐镉基因型水稻农艺和生理性状的比较研究作物学报，34（5）：809-817
【3】Aina R，M，Fumagali P，et al，2007. Thiol-peptide level and proteomic changes inresponae to cadmium toxicity in Oryza s-ative L.roots，Environmental and Experimental Botany，59：381-392.
【4】王凯荣，龚惠群1996两种基因型水稻对环境镉吸收与再分配差异性比较研究农业环境保护，15 （4）：145-149
【5】程旺大，姚海根，张国平，等2005镉胁迫对水稻生长和营养代谢的影响中国农业科学，2005年第3期.
【6】Per-Barbeoch L，Leonhardt N，Vavasseur A，et al 2002.Heavy metal toxicity：Cadmium permeates throu～calcium channels and disturhs the plant water status. The Plant Joumal，32：539-548.
【7】肖清铁2011福建农林大学，植物学，硕士.。