水稻镉（cd）毒害及其防治研究进展

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1、广东微量元素科学2010车GUANGD()ⅣGWEILIANGYIfANSUKEXUE第l7卷第7期文章编号：1006—446X(2010)07—13001—07水稻镉(Cd)毒害及其防治研究进展陈笑(南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京210095)摘要：镉是一种毒性很强的重金属，可严重影响水稻正常生长，并引起稻米镉污染。从水稻对镉的吸收、转移和分布，镉毒害效应和机理，水稻对镉毒害的耐性机理等3个方面综述了水稻镉毒害及其防治研究进展，并介绍了目前防治水稻镉污染的主要方法。关键词：水稻；镉；毒害；防治中图分类号：X322：S511文献标识码：A镉是一个相当稀少且分布十分分散

2、的元素，它在陨石中的平均含量是2．4mg／kg，地壳中平均含量是0．2mg／kg。土壤和水体中都有微量镉⋯。镉在环境中不能降解，具有很高的生物累积系数，由于镉在植株体内具有隐蔽性，在大多数作物未表现出毒害症状之前，植株体内镉的累积量已经很高。污水灌溉，污泥农用以及肥料的施用等导致稻田重金属污染日趋严重J。据统计，全世界每年由于人为因素向环境中释放的镉有30000t左右，其中82％一94％的镉进入到土壤中。我国受镉污染的农田面积已达20000hm，且有逐渐加重的趋势J。水稻是中国种植面积最大的粮食作物，也是全球的主要粮食作物之一，过量的重金属在水稻的根、茎、叶以及籽粒中积累，不仅

3、影响水稻产量、品质及整个农田生态系统，并可通过食物链更严重地危及动物和人类的健康，其中就包括重金属镉。本文首先介绍水稻对镉的吸收和分配，然后着重分析镉对水稻毒害的方式和机理及水稻对镉毒害的耐性机理，最后提出防治水稻镉毒害的一些方法。1水稻对镉的吸收和体内分配1．1水稻对镉的吸收镉进入水稻体内的方式较多，主要有根部吸收、叶片吸收和表皮渗透3种途径。不同作物对镉的吸收、分配和积累效应不同，水稻属于易吸收镉植物，但品种之间吸收镉的差异明显【6J。另外，镉含量不仅在品种间达显著差异，而且在水稻的品种类型间也达显著性差异，即籼型、新株型和粳型3种类型水稻糙米对镉的积累能力有极显著的差异：

4、籼型>新株型>粳型Eft]。植物根系对镉的吸收有主动吸收和被动吸收两种机制，其中被动吸收又包括阳离子交换和扩散两个过程，在水稻的根部，镉的吸收是一个主动运输过程。镉在根表面吸附的时间越长，结合成不可逆的大分子的比例就越高。扩散过程则是镉(Ⅱ)透过细胞壁和细胞膜进入细胞的过程。主动吸收则是依靠能量逆着浓度差进行，并有载体参与。超积累植物对镉的吸收一般以主动吸收为主。最近研究表明，镉吸收是一个不需要结合部位的选择性过程，细胞壁中的负电荷使收稿日期：2010—05—16基金项目：国家大学生创新性实验计划，项目编号：091030726作者简介：陈笑(1989一)，男，本科在读，主要从事

5、环境生物学方面研究。E—mml：1347122@njedmcn广东微量元素科学GUANGDONGWEIHANGYUANSUKEXUE第17卷第7期金属离子在细胞膜外富集起来，从而增加了跨膜梯度，可推动金属离子进入细胞中。1．2镉在水稻内的运输和分布镉的转运过程可能包括：(1)根际活化吸附；(2)经质外体途径和共质体途径的短距离运输；(3)经木质部及韧皮部装载的长距离运输；(4)叶表皮毛的浓集J。镉在水稻体内的含量分配由高到低顺序为茎，叶，谷壳，糙米；总量分配由高到低顺序为叶，茎，糙米，谷壳，各部位含镉量由高到低顺序为地上部，根部，根膜，根系、茎叶和糙米中镉的总量比约为80：5：

6、1；籽实各形态结构含镉量由高到低顺序为胚乳，颖壳，皮层，胚J。镉在根部主要积累于质外体，尤其是细胞壁中]。镉跨膜运输的方式研究报道较少，并因植物种类和环境的不同各异。植物对镉的吸收受土壤中镉含量、土壤pH和根际环境的影响。不同环境中，可以用不同的模型来表示。低浓度下，植物对镉的吸收与土壤中镉含量呈线性关系引。在pH较高，如CaCO，含量较高的碱性土壤中，镉活性较低，不易移动。酸性条件下，镉迁移加快，毒性增强。然而在过低pH条件下，氢离子与镉(Ⅱ)竞争加剧，植物吸收镉的能力反而受到抑制¨。通常认为被根系吸收的镉通过木质部运输到植物的其它部分。根部金属离子通过内皮层和内层的凯氏带进

7、入根部维管束，其中凯氏带的穿越是很难进行的，因此，这种运输主要是由凯氏带未完全形成的幼嫩的根部来实现的。进入维管束的金属离子可能是在蒸腾作用下向地上部分运输，金属离子的长途运输报道较少，而且镉在植物体中长距离运输的机制仍存在争议。镉在植物体内长距离运输的速率约为0．35—0．60m·h_。。蒸腾越强，向茎叶中的运输也就越快越多。对于水稻的叶片来说，叶片细胞中的镉主要来源于从维管束到叶片组织的水分迁移，运输动力主要是植物的蒸腾作用。2镉对水稻毒害效应及其机理2．1镉对水稻种子萌发的影响作为水稻