镧对酸雨影响下水稻活性探析

1 引言

酸雨是全球性三大主要环境污染之一，不仅能直接伤害农作物，如抑制植物生长发育，

降低产量与品质，还能间接通过改变土壤性质及影响土壤微生物活性并影响农作物，已成为

制约农业生产的重要因素.面对我国酸雨区面积不断扩大的严峻现实，减轻酸雨对植物的伤

害已成为保障粮食安全的重要论题.有关稀土农用的研究显示，稀土可增强植物对冷冻、干

旱、重金属、紫外辐射、酸雨等胁迫因子的耐受能力，这与稀土增强植物光合作用，促进营

养吸收，稳定细胞膜结构，以及提高抗氧化能力等有关.质膜 H+-ATPase 被誉为植物的主宰

酶，参与转运胞内 H+和植物对逆境胁迫的响应.课题组前期研究显示，酸雨胁迫会引起水稻

叶片中质膜 H+-ATPase 活性变化，在一定范围能调节胞内 pH，维持胞内物质稳定，从而增

强植物对酸雨胁迫的耐受性.那么稀土增强植物耐酸性是否与质膜 H+-ATPase 活性变化有关?

既然稀土能通过稳定膜结构来缓解非生物胁迫的伤害，且质膜 H+-ATPase 活性又与质膜环境

密切相关，那么稀土对酸雨胁迫下质膜 H+-ATPase 活性的调节是否也与质膜环境有关?明晰

这些问题，不仅对揭示质膜 H+-ATPase 在植物对酸雨适应性机制中的作用至关重要，也可为

形成化控减灾的有效途径提供理论依据.鉴于此，本文选取重要粮食作物水稻作为研究对象，

以相对生长速率、质膜 H+-ATPase 水解活性与胞内 H+荧光强度、CAT 活性、H2O2、MDA 含量

和质膜脂肪酸组成为研究内容，探讨镧对酸雨胁迫下水稻叶片质膜 H+-ATPase 活性的影响机

制，以期为丰富稀土增强植物耐酸性机制提供基础数据，也为寻求化控减灾的有效措施提供

新的思考方向.

2 材料与方法

2.1 试材培养

供试水稻(Oryza sativa)品种为淮稻 8 号.挑选籽粒饱满的种子用 0.1%HgCl2 消毒 10

min，去离子水浸泡后于 25 ℃恒温光照培养箱中催芽 2 d，待幼苗长至 2 叶 1 心时移入 6.88

L 周转箱中水培，营养液采用国际水稻研究所(IRRI)常规营养液配方，并略作修改.Fe 以

Fe-EDTA 形式加入，保持营养液中 Fe 浓度为 2.0 mg · L-1，并加入 NaSiO3 · 9H2O 保持

营养液中 SiO2 浓度为 120 mg · L-1，NH+4-N 中加入 5.89 mg · L-1 双氰胺作为硝化抑制

剂.每次用 H2SO4 或 NaOH 将营养液 pH 调至 5.5，营养液每隔 3 d 更换 1 次.培养光照强度为

300 μmol · m-2 · s-1，光照 12 h，昼/夜温度为 30 ℃/24 ℃，相对湿度为 60%.待幼

苗长至 3 叶 1 心时，选长势相近的幼苗进行处理.

2.2 试材处理

配制 LaCl3 溶液(15 mg · L-1).配制 pH=1.0 的模拟酸雨母液(SO42-/NO3-，3 ∶ 1，

V/V)，用母液配制成 pH=3.5、2.5 的模拟酸雨溶液.用喷雾器先将 LaCl3 溶液均匀喷施于叶

片，滴液为限，待叶面干涸后，将酸雨用同样的方法喷施于叶片，对照(CK)喷施等量蒸馏水，