硅和植物激素在水稻镉积累缓解中的分异应用途径

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Divergent Application Pathways of Silicon and Phytohormone in Mitigating Cadmium Accumulation in Rice

　　

摘要

重金属（类金属）污染土壤在全球范围内广泛存在。已有研究表明，外源添加植物激素可缓解镉（Cd）毒性，但不同植物激素与硅（Si）通过植物根部施用或叶面喷施的联合应用研究仍然有限。因此，有必要探索一种利用植物激素确保镉污染稻田中粮食安全的策略。在水培实验中，分别单独施用或与硅肥联合施用三种植物激素（包括褪黑素[MT]、茉莉酸[JA]和水杨酸[SA]），筛选出褪黑素（MT）为降低镉积累和促进植物生长的最佳植物激素。随后进行盆栽试验，评估MT的施用方式（根部施用或叶面喷施）及其相关机制。水培实验表明，叶面喷施植物激素可显著提高总根长97.72%–127.40%，并改善叶绿素合成。然而，根部施用的MT对镉积累的降低最为显著（降低56.96%），对迁移因子的降低也最为明显（降低64.13%）。因此，选择MT通过叶面喷施和根部施用进行土壤盆栽试验的进一步验证。盆栽试验结果证实，叶面喷施硅与MT的联合施用是最有效的策略，分别使谷粒、颖壳、叶片、茎秆和根部中的镉浓度降低了37.8%、74.3%、72.2%、45.1%和30.3%。这可能与亚细胞隔离作用（细胞壁组分增加17.3%）以及抗氧化保护增强有关。本研究证明，硅与MT的联合施用是一种成本低、效率高的策略，可有效确保镉污染稻田中的粮食安全。

图形摘要