不同油菜品種鋅富集差異及機(jī)理研究.pdf

1、微量元素鋅(Zn)，是人體生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一。人體缺鋅會(huì)引起兒童生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、智力低下、身體免疫功能下降等各種疾病。由于Zn在人體內(nèi)無(wú)法自行合成，通過(guò)外界補(bǔ)充是唯一的手段，較藥補(bǔ)而言食補(bǔ)更為安全和有效。實(shí)際上，人體所需的Zn量基本是來(lái)自于食物。食物中Zn含量的差異性，是由于食物種類(lèi)及品種的不同以及土壤中Zn的供應(yīng)情況的差異而導(dǎo)致的。全球耕作土地缺Zn高達(dá)30％，在我國(guó)更有高達(dá)40％的耕作土地存在缺鋅問(wèn)題。單純通過(guò)土壤施用Zn肥以

2、期改變土壤Zn含量進(jìn)而影響植物對(duì)Zn素的吸收利用的途徑，所將要面臨經(jīng)濟(jì)代價(jià)是巨大的，尤其對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言將是難以得到有效實(shí)施。所以，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如何在現(xiàn)有Zn資源的基礎(chǔ)上，提高作物對(duì)Zn的吸收利用，提高作物可食部位Zn的富集量。隨著科技的發(fā)展，上世紀(jì)90年代，在作物富集Zn遺傳改良以及高富集Zn作物的選育工作都逐漸展開(kāi)并取得了一些長(zhǎng)足的進(jìn)展。但多集中于世界性糧食作物如水稻、小麥以及玉米等。油菜作為世界性油料作物，在日常生活中占有舉足輕

3、重的地位，尤其對(duì)我國(guó)民眾而言，卻較少予以報(bào)道。為深入了解不同基因型油菜在不同Zn濃度下對(duì)Zn的富集差異性及其機(jī)理研究，本試驗(yàn)在前期水培篩選下，采用根袋法土培試驗(yàn)，在中性紫色土壤上研究5個(gè)油菜資源品種(Brassica)在施用不同Zn濃度后油菜對(duì)Zn的吸收富集差異，同時(shí)研究不同Zn處理對(duì)油菜生物量、生理生化指標(biāo)、根系分泌物、根尖細(xì)胞結(jié)構(gòu)、植株體內(nèi)N、P、K及Zn含量和土壤N、P、K及Zn含量的影響，以期為油菜富Zn機(jī)理研究提供理論依據(jù)。<

4、br>　　 1.不同Zn濃度對(duì)不同油菜的生長(zhǎng)影響不一。隨著Zn濃度的增加，油菜的株高、根長(zhǎng)、地上部以及地下部干重表現(xiàn)為先升高后下降的拋物線(xiàn)趨勢(shì)。羅平金菜子、二牛尾、溧陽(yáng)苦菜品種表現(xiàn)在Zn濃度5.0 mg/kg時(shí)值最高；而當(dāng)Zn濃度達(dá)到20.0 mg/kg時(shí)，南通黃油菜和H33品種較其他三品種生長(zhǎng)較好。5個(gè)油菜資源品種內(nèi)以二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種在生物量上較優(yōu)于其他品種。
　　 2.隨著Zn濃度的增加5個(gè)油菜資源品種的SOD、CAT

5、以及POD三者總體活性表現(xiàn)為先下降后升高的趨勢(shì)，且不同處理間差異性顯著。Zn濃度5.0 mg/kg下，各油菜品種三種抗氧化酶活性最低，隨著Zn濃度(≥10.0 mg/kg)的繼續(xù)上升各品種三種酶活性表現(xiàn)表現(xiàn)不一，羅平金菜子、二牛尾以及溧陽(yáng)苦菜隨濃度上升而下降，南通黃油菜和H33品種則是呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。5個(gè)油菜品種以二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種在Zn濃度5.0 mg/kg下各類(lèi)抗氧化酶活性最低，植株的生長(zhǎng)狀態(tài)較優(yōu)于其他品種油菜。不同Zn濃度下油菜葉

6、片中MDA和Pro的含量表現(xiàn)趨勢(shì)呈先下降后升高態(tài)勢(shì)，濃度5.0 mg/kg下二者含量最低。5個(gè)品種內(nèi)以二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種總的MDA和Pro含量低于其他三品種。表明該兩種品種對(duì)Zn較強(qiáng)的適應(yīng)性和抗性。
　　 3.油菜體內(nèi)葉綠素a、b以及總?cè)~綠素含量隨著Zn濃度增加而呈拋物線(xiàn)變化趨勢(shì)，呈先增加后降低；最高值在Zn濃度5.0 mg/kg下出現(xiàn)，且不同處理間葉綠素含量差異性顯著，但品種間差異性不顯著。油菜體內(nèi)凈光合速率、蒸騰速率、氣孔

7、導(dǎo)度含量變化趨勢(shì)隨著Zn濃度增加為由低到高再到低，在Zn濃度5.0 mg/kg時(shí)Pn、Tr、Gs含量為其他處理的最高值。油菜體內(nèi)胞間CO2濃度含量的變化趨勢(shì)同Pn、Tr、Gs的趨勢(shì)相反，為先下降而后升高，在5.0 mg/kg濃度處最低，且處理間差異性顯著。5個(gè)油菜品種間以二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種在5.0 mg/kg濃度下Ci值最低。表明二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種的光合作用能力較強(qiáng)于其他油菜品種。
　　 4.高Zn濃度(20.0 mg/kg

8、)下油菜根系產(chǎn)生的分泌物增多用以應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫。5個(gè)油菜品種根際分泌的氨基酸共14種，含量在0.012～1.783 mg/100ml。主要分泌的氨基酸有谷氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和賴(lài)氨酸。5個(gè)油菜品種間以二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種根系分泌氨基酸含量較高于其他3個(gè)品種，以H33的的根系分泌的氨基酸最低。表明不同Zn濃度對(duì)油菜不同品種細(xì)胞膜透性影響不一。作為根系生命活動(dòng)的密集區(qū)-根尖，它的細(xì)胞結(jié)構(gòu)隨著處理Zn濃度的不同而表現(xiàn)出顯著性差異且品種

9、間差異性顯著。高濃度(20.0 mg/kg)下，較對(duì)照處理根際細(xì)胞內(nèi)的線(xiàn)粒體和液泡變化最為明顯，出現(xiàn)線(xiàn)粒體的腫脹和液泡的凝集。5個(gè)油菜中H33品種根尖細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)較對(duì)照處理差異性不明顯，這可能是H33品種耐Zn性較強(qiáng)的生理機(jī)制之一。
　　 5.5個(gè)油菜品種在不同Zn濃度下各部分N、P、K養(yǎng)分元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)差異性明顯。盛花期養(yǎng)分含量明顯低于成熟期以及籽粒和葉片中養(yǎng)分含量明顯高于根和莖部，這說(shuō)明植株體內(nèi)養(yǎng)分元素是從地下部轉(zhuǎn)移至地上

10、部；從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)部位轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)部位。5個(gè)品種以二牛尾品種和溧陽(yáng)苦菜品種體內(nèi)養(yǎng)分含量最高，表明該二者更能有效的將養(yǎng)分供給于地上部的生殖器官以保證和滿(mǎn)足正常的生長(zhǎng)發(fā)育，為籽粒灌漿提供保證。
　　 6.不同處理Zn濃度下對(duì)根際與非根際土壤內(nèi)堿解氮、有效磷以及速效鉀的影響各異。根際土壤中，隨著Zn濃度的增加先養(yǎng)分含量先降低，然后升高；5.0 mg/kg濃度時(shí)達(dá)到最低值，且成熟期的總體養(yǎng)分含量高于盛花期含量。不同時(shí)期內(nèi)根際土壤中，5個(gè)油菜

11、品種內(nèi)以二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種在5.0 mg/kg濃度下養(yǎng)分含量最低，表明該二者在植物生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)養(yǎng)分需求較高，植株生長(zhǎng)健壯。
　　 非根際土壤中，堿解氮、有效磷以及速效鉀的含量在高Zn濃度下含量較高，且盛花期Zn含量高于成熟期含量。各養(yǎng)分元素變化各異，以N的變化較大，P、K總體浮動(dòng)較??；且5個(gè)油菜品種內(nèi)各養(yǎng)分元素變化趨勢(shì)也呈顯著性差異。羅平金菜子品種N的變化較大；H33中P的含量變化最大；而二牛尾號(hào)和溧陽(yáng)苦菜在5.0 mg/kg濃

12、度下K含量最低。
　　 7.不同Zn濃度下油菜體內(nèi)各部分的Zn含量以及富集量差異性顯著。尤其是在油菜籽粒中表現(xiàn)更為明顯。油菜根、莖、葉以及籽粒四部分隨著Zn濃度的增加而增加且表現(xiàn)出籽粒中Zn含量最高，其次是葉片。表明油菜生長(zhǎng)過(guò)程中Zn隨著生長(zhǎng)的繼續(xù)由地下部轉(zhuǎn)移至地上部以及從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)在部位轉(zhuǎn)移至生殖生長(zhǎng)部位。5個(gè)試驗(yàn)對(duì)象中以二牛尾和溧陽(yáng)苦菜品種籽粒中Zn含量為最高。表明該二者對(duì)Zn的吸收能力較強(qiáng)。對(duì)于不同油菜品種在Zn富集能力上，