论文摘要
虽然硒并非高等植物的必需元素,但植物对硒的吸收和分配对低硒地区硒的生物强化或是硒中毒地区的植物修复均具有重要意义。硒在环境中以多种形态存在,植物也通过不同方式（根系或叶面）吸收硒。但目前有关植物通过不同方式对不同种类外源硒的吸收及其在体内转运方面缺乏系统研究,因此,本研究利用水培试验,首次系统地比较了外源施入3种有机硒（硒代蛋氨酸、甲基硒代半胱氨酸、硒代胱氨酸）和2种无机硒（硒酸盐、亚硒酸盐）在植物根系、叶片的吸收及其在木质部、韧皮部转运上的差异;针对性地对常用的硒源（硒酸盐和亚硒酸盐）在根系吸收差异机制及其交互作用进行了分析;并探究了亚硒酸盐不同组分在根系的吸收机制及其韧皮部转运的影响因素。得到的主要结果如下:1.查明了根系对不同外源硒的吸收及木质部转运的差异。当基施外源硒时,硒对植物根系活力和根系伤流强度具有低浓度促进高浓度抑制的作用;但与硒酸盐、亚硒酸盐、硒代蛋氨酸和硒达胱氨酸相比,甲基硒代半胱氨酸对玉米幼苗的的毒害阈值较高。玉米对五种外源硒的吸收具有显著差异:其对有机硒的吸收显著高于无机硒;且以施加甲基硒代半胱氨酸时,硒装载进入木质部的能力最大,以亚硒酸盐的装载能力最小。因此导致甲基硒代半胱氨酸处理植物地上部硒浓度最高,而亚硒酸盐处理最低。2.系统比较了叶片对不同外源硒的吸收及韧皮部转运的差异。当完全隔离根部时,玉米幼苗能够通过叶片吸收外源硒,但通过该方式积累在植株体内的硒含量较少。与根系吸收不同,玉米叶片对无机硒的吸收大于有机硒,且对甲基硒代半胱氨酸的吸收累积量最少。另外,玉米地上部积累的硒能够通过韧皮部进行再分配,但该部分硒占整株硒总累积量的比例很低（<10%）。五种外源硒中以甲基硒代半胱氨酸处理硒在韧皮部的移动性最高。3.明确了亚硒酸盐和硒酸盐的吸收动力学及其交互作用。水培基施条件下,亚硒酸盐对植物的毒性高于硒酸盐,表现为番茄株高、根长和鲜重较对照显著下降。番茄根系对亚硒酸盐的吸收速率随外源硒浓度的增加符合直线方程,而对硒酸盐的吸收速率符合Michaelis-Menten方程。作物对两种外源硒吸收速率的差异随外源硒浓度不同而异:当外源硒浓度低于0.0175 mg·L-1或高于0.2998 mg·L-1时,番茄对亚硒酸盐的吸收速率均大于硒酸盐;而当外源硒浓度为0.01750.2998 mg·L-1时番茄对硒酸盐的吸收速率大于亚硒酸盐。另外,当两种无机硒共存时,亚硒酸盐会抑制植物根系对硒酸盐的吸收及其通过木质部从根部向地上部的转运,从而导致地上部硒积累的减少。4.初步探究了根系对不同亚硒酸盐组分的吸收差异机制。水培条件下,番茄幼苗根系对H2SeO3组分的吸收亲和力最强,HSeO3-组分次之,而对SeO32-组分的亲和力最弱。另外,外源磷酸盐和硅酸盐对根系吸收亚硒酸盐的影响与溶液pH值有关:只有pH 3（H2SeO3开始大量出现）时,外源硅酸盐才显著抑制了硒的吸收,表明H2SeO3组分仅通过硅转运子被番茄幼苗根系吸收。而pH 8(SeO32-为主要存在组分)时,缺磷显著促进了硒的吸收,说明SeO32-由番茄根细胞内的高亲和磷转运系统选择性转运,而低亲和磷转运系统则吸收转运HSeO3-。5.证实了磷和硅空间异质性分布对韧皮部转运亚硒酸盐的调控。与正常磷处理相比,单侧缺磷处理使得番茄供硒侧根部和地上部的硒浓度均显著升高,表明磷信号系统调控了磷素空间异质性环境中番茄对磷的吸收,同时也促进了亚硒酸盐的吸收。另外,从地上部至非供硒侧的硒转运系数（TF值）均大于1,证实了番茄幼苗韧皮部对地上部积累的硒具有很强的向下转运的能力;而单侧提高磷或硅的浓度均能够提高TF值,说明异质性高磷和高硅可以增强韧皮部将硒从地上部转运到根部的能力。综上所述,植物能够通过叶片和根系吸收无机硒和有机硒,且通过木质部和韧皮部对植株体内硒进行转运和再分配,但不同种类外源硒因为其性质和吸收机制的不同其吸收转运差异较大。另外,硒酸盐和亚硒酸盐的交互作用及其基质中共存的其他元素也对植物硒积累和分布均有不同程度的影响,因此在硒生物强化或植物修复过程中应综合考虑。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 王梦柯
导师: 梁东丽
关键词: 植物,吸收,木质部转运,韧皮部再分配
来源: 西北农林科技大学
年度: 2019
分类: 工程科技Ⅰ辑,农业科技
专业: 环境科学与资源利用,农作物,园艺
单位: 西北农林科技大学
基金: 自然科学基金项目(编号:41571454)
分类号: S513;S641.2;X53
总页数: 95
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