唐杰，徐浩洋，王昌全*，王玉云,2，李冰，曹淋海,3(.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，四川 成都630；2.雅安市環(huán)境保護(hù)局，四川 雅安625000；3.邛崍市國土資源局，四川 邛崍 6530)

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鎘脅迫對3個(gè)水稻品種(系)根系生長及有機(jī)酸和氨基酸分泌的影響

唐杰1，徐浩洋1，王昌全1*，王玉云1,2，李冰1，曹淋海1,3
(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，四川 成都611130；2.雅安市環(huán)境保護(hù)局，四川 雅安625000；3.邛崍市國土資源局，四川 邛崍 611530)

摘 要：以水稻親本蜀恢498、Ⅱ–32A和雜交稻Ⅱ優(yōu)498為試材，通過營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)，研究不同鎘脅迫時(shí)間(7、14 d)和不同質(zhì)量濃度(0、0.5、1.0、3.0 mg/L，0為CK)CdCl2處理下的水稻根系生長情況以及根系有機(jī)酸和氨基酸的分泌特征。結(jié)果表明：與對照相比，在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，各質(zhì)量濃度的CdCl2處理下3個(gè)水稻品種(系)的根系干重減輕，根系總數(shù)變少，根系表面積和根系體積變小，根系總長變短，且對根系總數(shù)、根系總長、根系表面積等的影響達(dá)顯著水平；當(dāng)鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，蜀恢498、Ⅱ–32A和Ⅱ優(yōu)498分泌的有機(jī)酸和氨基酸含量均隨CdCl2質(zhì)量濃度的增加呈先增加后減少的趨勢，都在CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)達(dá)最大，脅迫7 d時(shí)，3個(gè)品種(系)的有機(jī)酸含量分別為3.44、3.31和 3.43 mg/g，氨基酸含量分別為41.07、42.03和40.53 μg/g，脅迫14 d時(shí)，3個(gè)品種的有機(jī)酸含量分別為3.40、3.38 和3.33 mg/g，氨基酸含量分別為34.95、35.95和35.28 μg/g，各處理與對照相比，差異均達(dá)顯著水平；分泌的有機(jī)酸組分中以草酸含量較高，其次是蘋果酸；分泌的氨基酸組分中甘氨酸含量相對較高，其次是絲氨酸和蘇氨酸；品種(系)間比較，在鎘脅迫7 d和14 d，CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)，3個(gè)品種(系)根系分泌的有機(jī)酸和氨基酸含量差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在中濃度(1.0 mg/L)和高濃度(3.0 mg/L)鎘脅迫下Ⅱ優(yōu)498分泌有機(jī)酸和氨基酸含量顯著高于其親本蜀恢498和II–32A。

關(guān) 鍵 詞：水稻；鎘脅迫；根系生長；有機(jī)酸；氨基酸

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近年來，熔煉、采礦和含鎘化肥的施用等造成大量農(nóng)田Cd污染[1]。Cd以移動性強(qiáng)、毒性高、污染面積大被列為“五毒之首”[2]。當(dāng)鎘進(jìn)入植物體內(nèi)并積累到一定程度，植物就會表現(xiàn)出生長遲緩、褪綠、矮化、產(chǎn)量下降等受毒害癥狀[3]。

根系是植物吸收礦質(zhì)營養(yǎng)和水分的主要器官，其構(gòu)型的變化受植物遺傳特性和環(huán)境因子的共同影響[4]，而水稻根系的生長狀況直接影響著地上部分的生長發(fā)育以及產(chǎn)量的形成，是制約高產(chǎn)水稻產(chǎn)量潛力進(jìn)一步發(fā)揮的關(guān)鍵因素[5]。同時(shí)根系是植物與土壤環(huán)境接觸的重要界面，在外源脅迫條件下，植物可通過調(diào)節(jié)根系分泌物的組成來改變根際微生態(tài)系統(tǒng)，以適應(yīng)外界環(huán)境。根系分泌物的組成及變化反映了植物新陳代謝和生長發(fā)育狀況[6–7]。水稻根系分泌的有機(jī)酸和氨基酸對水稻生長、代謝等具有重要意義。當(dāng)前對水稻根系的研究大都集中于營養(yǎng)成分對根系分泌物的影響[8–9]方面，而有關(guān)鎘脅迫對不同水稻品種(系)分泌有機(jī)酸和氨基酸特征的影響以及相關(guān)機(jī)理的報(bào)道較少，因此，本研究中以親本蜀恢498、Ⅱ–32A和雜交稻Ⅱ優(yōu)498為試材，研究在不同質(zhì)量濃度的CdCl2處理下，水稻根系生長及其分泌有機(jī)酸和氨基酸的特征，比較鎘脅迫下水稻親本及其雜交稻根系分泌物種類和含量的區(qū)別，旨在為篩選耐鎘水稻品種提供參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

水稻親本蜀恢498、Ⅱ–32A和雜交稻Ⅱ優(yōu)498(蜀恢498×Ⅱ–32A)，3個(gè)水稻品種(系)均由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所提供。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2011年在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場網(wǎng)室內(nèi)進(jìn)行。首先，將精選出的顆粒飽滿種子用1.5%過氧化氫溶液消毒30 min，蒸餾水沖洗2～3次，置于0.1%次氯酸鈉溶液中浸泡24～36 h，放入37 ℃蒸餾水中催芽24 h，拿出置于培養(yǎng)皿中，于培養(yǎng)箱中育苗，每天用一定量的去離子水澆灌以保持一定的濕度。待育苗到二葉一心時(shí)，選取長勢一致、大小均勻的水稻苗，移植到容積為20 L的黑色塑料桶中，每桶8個(gè)孔，每孔移栽1株苗，完全營養(yǎng)液培養(yǎng)，每7 d更換1次營養(yǎng)液。營養(yǎng)液的配置參照李冰等[10]的方法。培養(yǎng)7 d后，向營養(yǎng)液中添加CdCl2溶液進(jìn)行鎘脅迫處理，使?fàn)I養(yǎng)液中鎘的最終質(zhì)量濃度分別為0(CK)、0.5、1.0、3.0 mg/L。每種質(zhì)量濃度的鎘脅迫為1個(gè)處理。每個(gè)處理重復(fù)3次。每個(gè)品種每種質(zhì)量濃度處理1桶，共36桶，同時(shí)調(diào)節(jié)pH至5.5～6.0。

1.3測定項(xiàng)目及方法

1.3.1水稻根系各形態(tài)參數(shù)的測定

在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，每個(gè)品種每種質(zhì)量濃度取水稻1株，將水稻整株從營養(yǎng)液中取出，剪下每株根系，用Epson根系掃描儀及WinRHIZO根系分析系統(tǒng)軟件測定根系總數(shù)、根系總長、根系干重、根系總重、根系體積和根系表面積等形態(tài)參數(shù)。每個(gè)處理重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.3.2有機(jī)酸和氨基酸含量的檢測

1) 分泌物的收集。在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，每個(gè)品種每種質(zhì)量濃度取2株水稻進(jìn)行根系分泌物的測定。重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。具體操作如下：將整株水稻連根取出，用自來水沖洗3次，再用蒸餾水沖洗3次，放到含0.2 mmol CaSO4的溶液中浸泡2 h，于30 mg/L氯霉素溶液中浸泡30 min，再用蒸餾水沖洗根部表面，將根系置于盛有250 m L蒸餾水的玻璃瓶中，用海綿固定，每瓶1株，每4 h更換收集1次分泌物，共收集2次，然后將收集到的根系分泌物置于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)，于40 ℃下濃縮至5 m L，立即置于低溫冰箱中保存，備用。

2) 有機(jī)酸和氨基酸含量的測定。有機(jī)酸采用反相高效液相色譜(HPLC) VARIAN Prostar和紫外檢測器測定。檢測條件：色譜柱C18，柱溫為25 ℃，流動相為0.01 mol/L磷酸二氫鉀，流速0.8 mL/min，進(jìn)樣量20 μL。氨基酸采用反相高效液相色譜(HPLC) VARIAN Prostar和熒光檢測器進(jìn)行測定。檢測條件：色譜柱為C18，柱溫為36 ℃，流動相為超純水+緩沖液+乙晴，流速為1 mL/min，進(jìn)樣量為10 μL。

1.4數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2007整理數(shù)據(jù)及作圖；采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與方差分析(LSD法)。

2　結(jié)果與分析

2.1鎘脅迫下水稻根系的形態(tài)特征

由表1可知，在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，與對照相比，3個(gè)水稻品種在不同CdCl2質(zhì)量濃度處理下的根系總數(shù)變少，根系總長變短，根系表面積變小，且差異均達(dá)顯著水平，根系干重和根系體積也表現(xiàn)出變輕和變小。鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，相同質(zhì)量濃度的CdCl2處理下，Ⅱ優(yōu)498的根系干重、根系總數(shù)、根系總長均小于蜀恢498和II–32A，明顯抑制了根系的正常生長。在鎘脅迫天數(shù)相同時(shí)，3個(gè)水稻品種(系)的根系干重、根系總長、根系體積等均呈現(xiàn)隨CdCl2質(zhì)量濃度的升高而降低的趨勢。

表1　供試水稻在不同脅迫時(shí)間及不同質(zhì)量濃度CdCl2處理下根系形態(tài)的特征Table 1　Rice in different stress time, and tested the morphological characteristics of root system under different mass concentration CdCl2treatment

2.2鎘脅迫下水稻根系分泌有機(jī)酸的特征

2.2.1鎘脅迫下水稻根系分泌有機(jī)酸總量

由表2可知，當(dāng)鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，蜀恢498、Ⅱ–32A和Ⅱ優(yōu)498分泌的有機(jī)酸總量均隨CdCl2質(zhì)量濃度的增加呈先增加后減少的趨勢，各處理與對照相比，差異均達(dá)顯著水平，均在CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)分泌的有機(jī)酸總量達(dá)最大，3個(gè)材料在脅迫7 d時(shí)的有機(jī)酸含量分別為3.44、3.31、3.43 mg/g，脅迫14 d時(shí)的有機(jī)酸含量分別為3.40、3.38、3.33 mg/g，而在中濃度(1.0 mg/L)和高濃度(3.0 mg/L)的CdCl2處理下，有機(jī)酸含量急劇下降，說明低濃度鎘脅迫可刺激水稻有機(jī)酸的分泌，而中、高濃度鎘脅迫顯著抑制水稻有機(jī)酸的分泌。品種(系)間比較，當(dāng)CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)，3個(gè)品種(系)分泌的有機(jī)酸含量差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在中濃度(1.0 mg/L)和高濃度(3.0 mg/L)的鎘脅迫下Ⅱ優(yōu)498分泌的有機(jī)酸含量顯著高于其親本蜀恢498和II–32A。

2.2.2鎘脅迫下水稻根系分泌有機(jī)酸的組分和含量

由表3可知，在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，在不同質(zhì)量濃度的CdCl2處理下，3個(gè)水稻品種(系)分泌的草酸含量相對較多，分泌量均占有機(jī)酸含量的50%以上，其次是蘋果酸，且各種有機(jī)酸的分泌量均隨CdCl2質(zhì)量濃度的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，在低濃度(0.5 mg/L)鎘脅迫下分泌量達(dá)到最大，在中濃度(1.0 mg/L)和高濃度(3.0 mg/L)處理下分泌量急劇減少。在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，Cd質(zhì)量濃度為1.0 mg/L和3.0 mg/L時(shí)，與對照相比，3個(gè)水稻品種(系)分泌的草酸和蘋果酸均存在顯著差異(P<0.05)，而乙酸、丙二酸、檸檬酸、琥珀酸的差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同一脅迫時(shí)間，中、高濃度的鎘脅迫下，Ⅱ優(yōu)498分泌的草酸和蘋果酸高于其親本蜀恢498和II–32A的分泌量。

表2　供試水稻在不同脅迫時(shí)間以及不同質(zhì)量濃度CdCl2處理下根系的有基酸分泌量Table 2　Quality of rice in the tested at different time and different stress concentrations of CdCl2treatment root amino acid secretion

表3　供試水稻在不同脅迫時(shí)間以及不同質(zhì)量濃度CdCl2處理下根系分泌有機(jī)酸各組分的含量Table 3　Quality of rice in different time and different stress tested the content of organic acid concentration CdCl2treatment under the root secretion

表3(續(xù))

2.3鎘脅迫下水稻根系分泌氨基酸的特征

2.3.1鎘脅迫下水稻根系分泌的氨基酸含量

由表4可知，在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，蜀恢498、Ⅱ–32A和Ⅱ優(yōu)498分泌的氨基酸含量均隨CdCl2質(zhì)量濃度的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，各處理與對照相比，均在CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)分泌的氨基酸含量達(dá)最大，分別為41.07、42.03、40.53 μg/g(7 d時(shí))和34.95、35.95、35.28 μg/g(14 d 時(shí))，說明低濃度鎘脅迫有利于水稻氨基酸的分泌，而中、高濃度鎘脅迫抑制水稻氨基酸分泌。品種(系)間，當(dāng)CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)，3個(gè)品種(系)分泌的氨基酸含量差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在中濃度(1.0 mg/L)和高濃度(3.0 mg/L)鎘脅迫下，Ⅱ優(yōu)498分泌的氨基酸含量顯著高于其親本蜀恢498和II–32A分泌的量。

2.3.2鎘脅迫下水稻根系分泌的氨基酸組成和含量

由表5可知，在7 d和14 d時(shí)，相同質(zhì)量濃度的CdCl2處理下，3個(gè)水稻品種(系)分泌的甘氨酸相對較多，其次是絲氨酸和蘇氨酸。在鎘脅迫7 d，CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)，甘氨酸分泌量達(dá)最大，蜀恢498為7.13 μg/g，II–32A為7.41 μg/g，Ⅱ優(yōu)498為6.73 μg/g。脅迫14 d時(shí)，CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)甘氨酸的分泌量最大，蜀恢498為5.93 μg/g，II–32A為5.78 μg/g，Ⅱ優(yōu)498為5.54 μg/g。在鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，3個(gè)水稻品種(系)分泌的各種氨基酸含量均隨鎘質(zhì)量濃度的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。當(dāng)鎘脅迫14 d，CdCl2質(zhì)量濃度為3 mg/L時(shí)，3個(gè)水稻品種(系)均未檢測出酪氨酸、精氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸。在相同鎘脅迫時(shí)間下，在CdCl2質(zhì)量濃度為 1.0 mg/L和3.0 mg/L處理下，Ⅱ優(yōu)498分泌的甘氨酸、絲氨酸、門冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、酪氨酸和纈氨酸等均顯著高于其親本蜀恢498和II–32A分泌的量。

表4　供試水稻在不同脅迫時(shí)間及不同質(zhì)量濃度CdCl2處理下根系氨基酸的分泌量Table 4　Quality of rice in the tested at different time and different stress concentrations of CdCl2treatment root am ino acid secretion

同列不同小寫字母表示同一水稻品種(系)在同一脅迫時(shí)間、不同質(zhì)量濃度的CdCl2處理下在5%水平上差異顯著；同列不同大寫字母表示在同一脅迫時(shí)間、同一質(zhì)量濃度的CdCl2處理下不同水稻品種(系)在5%水平上差異顯著。

表5　供試水稻在不同脅迫時(shí)間及不同質(zhì)量濃度CdCl2處理下根系分泌氨基酸的種類及含量Tab le 5　Quality of rice in the tested at different time and different stress concentrations of CdCl2treatment root secretion and the kinds of am ino acid content

3　小結(jié)與討論

水稻根系是鎘脅迫下受毒害的直接接觸對象。有研究[11]表明，在較高質(zhì)量濃度的重金屬脅迫條件下，植物的根長度變短，根數(shù)量減少。本研究結(jié)果表明，在不同質(zhì)量濃度CdCl2處理下，3個(gè)水稻品種(系)根系的生長均受到了抑制，這可能是水稻受到鎘脅迫時(shí)，引起了根尖細(xì)胞分裂受阻，破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)，特別是表皮細(xì)胞的崩解脫落導(dǎo)致未成熟細(xì)胞的死亡，降低了根對水分的吸收[12]，從而影響了水稻根系的正常生長。

根系分泌物是植物與外界進(jìn)行物質(zhì)交流的重要媒介，根系分泌的低分子量有機(jī)酸被證明在重金屬修復(fù)中可替代螯合物溶解重金屬[13–14]。李園[15]以雜交水稻及其親本為研究對象，研究了鎘脅迫對水稻根系內(nèi)源多胺含量及其合成代謝的影響，表明鎘脅迫對水稻親本品種(系)及其子代生長代謝具有一定影響。本研究結(jié)果表明，供試水稻在CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)，根系分泌的有機(jī)酸含量有所增加，而當(dāng)CdCl2質(zhì)量濃度為1.0和3.0 mg/L時(shí)，根系分泌有機(jī)酸的能力受到明顯抑制，這可能是當(dāng)水稻根系處于低濃度的Cd2+作為外源脅迫信號時(shí)，水稻根系會產(chǎn)生防御機(jī)制[16]，刺激水稻根系有機(jī)酸的分泌。當(dāng)CdCl2質(zhì)量濃度為1.0和3.0 mg/L時(shí)，供試水稻根系分泌氨基酸的能力同樣受到明顯抑制，這可能是氨基酸作為蛋白質(zhì)的基本單元和土壤有機(jī)氮的重要組成部分，是根系周圍微生物的重要營養(yǎng)源，根系周圍中的部分細(xì)菌和真菌在生理代謝過程中可將其作為前體合成植物生長調(diào)節(jié)劑，刺激植物的生長和發(fā)育，調(diào)節(jié)植物的生理過程[17]。

綜合試驗(yàn)結(jié)果，低濃度鎘脅迫有利于水稻根系分泌有機(jī)酸和氨基酸，而中、高濃度的鎘脅迫抑制了水稻根系分泌有機(jī)酸和氨基酸。當(dāng)鎘脅迫7 d和14 d時(shí)，蜀恢498、Ⅱ–32A和Ⅱ優(yōu)498這3個(gè)水稻品種(系)分泌的有機(jī)酸和氨基酸含量均隨CdCl2質(zhì)量濃度的增加呈先增加后減少的趨勢，都在CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)達(dá)最大，7 d時(shí)，3個(gè)品種(系)的有機(jī)酸含量分別為3.44、3.31和 3.43 mg/g；氨基酸含量分別為41.07、42.03和 40.53 μg/g；14 d時(shí)，3個(gè)品種的有機(jī)酸含量分別為3.40、3.38 和3.33 mg/g，氨基酸含量分別為34.95、35.95和35.28 μg/g，各處理與對照相比，差異均達(dá)顯著水平；供試品種(系)之間比較，當(dāng)CdCl2質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)，3個(gè)品種之間分泌的有機(jī)酸和氨基酸含量差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，當(dāng)CdCl2質(zhì)量濃度為1.0和3.0 mg/L時(shí)，雜交稻Ⅱ優(yōu)498分泌的有機(jī)酸和氨基酸含量顯著高于其親本蜀恢498和II–32A分泌的量，這可能是水稻品系間鎘耐性差異的生理生化表現(xiàn)，也是對鎘脅迫環(huán)境反應(yīng)差異的機(jī)制之一，具體的機(jī)理尚不明確，有待進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] Liu W T，Zhou Q X，Jing A，et al．Variations in cadmium accumulation among Chinese cabbage cultivars and screening for Cd-safe cultivars[J]．Journal of Hazardous Materials，2010，173(4)：737–743．

[2] Ueno D，Koyama E，Yamaji N，et al．Physiological，genetic，and molecular characterization of a high–Cd–accumulating rice cultivar，Jarjan[J]．Journal of Experimental Botany，2011，62(7)：2265–2272．

[3] Dem im S，Uiche N，Aouabed A，et al．Cadm ium and nickel：assessment of the physiological effects and heavy metal removal using a response surface approach by L．gibba[J]．Ecological Engineering，2013，61：426–435．

[4] 何俊瑜，任艷芳，王陽陽，等．不同耐性水稻幼苗根系對鎘脅迫的形態(tài)及生理響應(yīng)[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31(2)：522–528．

[5] 羅慶，孫麗娜，胡筱敏．鎘超富集植物東南景天根系分泌物的代謝組學(xué)研究[J]．分析化學(xué)，2015，43(1)：7–12．

[6] 呂海艷．鹽堿脅迫對水稻根系形態(tài)特征及產(chǎn)量的影響[D]．長春：中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，2014．

[7] 吳林坤，林向民，林文雄．根系分泌物介導(dǎo)下植物–土壤–微生物互作關(guān)系研究進(jìn)展與展望[J]．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，38(3)：298–310．

[8] 常二華，張耗，張慎鳳，等．結(jié)實(shí)期氮磷營養(yǎng)水平對水稻根系分泌物的影響及其與稻米品質(zhì)的關(guān)系[J]．作物學(xué)報(bào)，2007，33(12)：1949–1959．

[9] Zhao Y，Xi M，Zhang X，et al．Nitrogen effect on am ino acid composition in leaf and grain of japonica rice during grain filling stage[J]．Journal of Cereal Science，2015，64(3)：29–33．

[10] 李冰，王昌全，李枝，等．鎘脅迫下雜交水稻對Cd的吸收及其動態(tài)變化[J]．生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，23(2)：312–316．

[11] De la Rosa G，Martínez-Martínez A，Pelayo H，et al. Production of low-molecular weight thiols as a response to cadmium uptake by tumbleweed [J]．Plant Physiology and Biochem istry，2005，43(5)：491–498．

[12] Wu F B，Chen F，Wei K，et al．Effect of cadm ium on free amino acid，glutathione and ascorbic acid concentrations in two barley genotypes (Hordeumvulgare L.) differing in cadm ium tolerance[J]．Chemosphere，2004，57(6)：447–454．

[13] 常二華，楊建昌．根系分泌物及其在植物生長中的作用[J]．耕作與栽培，2006(5)：13–16．

[14] Nigam R，Srivastava S，Prakash S，et al．Cadmium mobilisation and plant availability- the impact of organic acids commonly exuded from roots[J]．Plant & Soil，2001，230(1)：107–113．

[15] 李園．鎘脅迫對雜交水稻及其親本根系內(nèi)源多胺含量及其合成代謝的影響研究[D]．成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013．

[16] 王玉云．鎘脅迫對不同水稻根系分泌有機(jī)酸和氨基酸及根系Cd含量的影響[D]．成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011．

[17] 曹小闖．高等植物對氨基酸態(tài)氮的吸收與利用研究進(jìn)展[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，26(3)：33–39．

責(zé)任編輯：尹小紅英文編輯：梁 和

Effect of cadmium stress on root growth and organic acids and amino acid secretion of three rice varieties

Tang Jie1, Xu Haoyang1, Wang Changquan1*, Wang Yuyun1,2, Li Bing1, Cao Linhai1,3
(1.College of Resource, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2.Ya’an Environmental Protection Agency, Ya’an, Sichuan 625000, China；3.Qionglai City Bureau of Land and Resources, Qionglai, Sichuan 611530, China)

Abstract:In this study, three rice varieties of Shuhui498, II–32A and hybrid rice IIyou498 were chosen as the experimental materials to investigate the root growth and organic acids and amino acid secretion under two periods of cadmium stress (7 and 14 d) with three cadmium concentrations (0.5, 1.0 and 3.0 mg/L of CdCl2, 0 as control). The results showed that: In the day of 7th and 14th under cadmium stress, compared to the control, all treatments of CdCl2decreased in the indexes of root dry weight, total root number, root surface area, root volume and root length. The difference between the cadmium streatments and the control in total root number , root length and root surface area were at significant level; when in 7 d of cadmium stresses, the contents of organic acid of three varieties were 3.44 , 3.31and 3.43 mg/g, the amino acid of three varieties were 41.07, 42.03 and 40.53 μg/g, respectively. while in 14 d of cadmium stresses, the contents of organic acid of three varieties were 3.40, 3.38, 3.33 mg/g, the amino acid of three varieties were34.95, 35.95 and 35.28 μg/g, respectively. The difference between the CdCl2treatments and the control reached significant level in the contents of organic acid and am ino acid of three rice varieties. The content of oxalic acid was higher than malic acid in the component of organic acid secreted, The content of glycine in the secretory component was relatively high, the second were the serine and threonine. Comparison between varieties (or lines), in 7 d and 14 d of cadm ium stress w ith 0.5 mg/L CdCl2, the contents of organic acids and am ino acid were not significant difference among the three rice varieties, while IIyou498 was significantly higher than Shuhui498 and II–32A under the cadm ium stress w ith 1.0 and 3.0 mg/L CdCl2.

Keywords:rice; cadm ium stress; root grow th; organic acids; amino acid

中圖分類號：S511.01

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1007?1032(2016)02?0118?07

收稿日期：2015–10–18 修回日期：2016–03–03

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD14B18)；四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013NZ0028)

作者簡介：唐杰(1991—)，男，四川郫縣人，碩士研究生，主要從事土壤質(zhì)量與資源環(huán)境可持續(xù)的研究，tangjie910801@163.com；*通信作者，王昌全，博士，教授，主要從事土壤與環(huán)境可持續(xù)研究，w.changquan@163.com