光照时间对不同镉耐受水稻品种镉积累的影响OA北大核心

【目的】品种性状和环境因素均影响水稻对镉(Cd)的积累,通过分析不同光照时间下不同镉耐受品种水稻的生长及Cd积累和分配,为调控水稻Cd积累提供技术参考。【方法】采用水培试验方法,供试材料为两个高Cd积累品种‘玉针香’、‘湘晚籼12号’和1个Cd吸收主效基因Nramp5缺失品种‘韶香100’。营养液中添加1μmol/L Cd模拟Cd胁迫条件,设置光照/黑暗为12 h/12 h、16 h/8 h两个光照处理。在分蘖期调查水稻植株生长指标、各部位Cd含量、亚细胞各成分(细胞壁、细胞器、可溶性部分)中Cd含量与分配,以及Cd主要吸收、转运基因表达的差异。【结果】与光照12 h相比,光照16 h各水稻品种的SPAD值显著上升,‘玉针香’株高显著降低,而‘湘晚籼12号’和‘韶香100’株高则显著增加;3个品种根体积和根干重均降低;各品种水稻地上部和根部Cd含量提高,反映在亚细胞水平上,‘玉针香’品种细胞壁和细胞器内Cd含量显著上升,而细胞可溶性部分Cd含量显著下降,而‘韶香100和’‘湘晚籼12号’各亚细胞组分的Cd含量均增加。相比于光照12 h,光照16 h下‘玉针香’地上部中Cd吸收基因OsNramp5表达水平上调,而‘湘晚籼12号’OsNramp5表达水平下调;负责液泡Cd富集的基因OsHMA3在‘玉针香’和‘韶香100’两品种中表达上调,在‘湘晚籼12号’中表达下调。【结论】无论品种是否耐受Cd,延长光照时间可显著降低Cd胁迫下水稻根系的生长发育,提高水稻体内的Cd含量。不同Cd积累特性品种亚细胞成分中Cd的分配差异受吸收和运转基因调控,并由此导致Cd胁迫下植株地上部和根部生长的差异。延长光照时间导致同一Cd吸收分配调节基因在不同水稻品种表达的差异及其作用还需进一步研究。