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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

硅是人体必需的微量元素之一。硅可以提高植物茎秆的硬度，增加害虫取食和消化的难度。尽管硅元素在植物生长发育中不是必需元素，但它也是植物抵御逆境、调节植物与其他生物之间相互关系所必需的化学元素。硅在提高植物对非生物和生物逆境抗性中的作用很大，如硅可以提高植物对干旱、盐胁迫、紫外辐射以及病虫害等的抗性。砷是毒性很强的动植物非必需元素，被列为第一类致癌物。它广泛存在于环境中，主要通过饮用水和食物链等途径进入人体。

水生植物根系表面普遍形成铁膜，铁膜的形成是水生植物适应淹水和其他环境胁迫的重要机制之一。近年来，由于工农业生产的迅猛发展，土壤as污染问题日益严重，与其他粮食作物(大麦、小麦等)相比，水稻籽粒as有较强的富集能力^[1]，使得as通过食物链进入人体的风险加大，因此水稻中as的健康风险研究受到人们的广泛关注。因此在砷污染区域，水稻的正常生长首先是急切需要解决的问题，利用水培试验筛选出砷耐性比较强而且可食部分砷积累量较小或不积累砷的品种，具有的现实意义。

国内外研究现状

由于水稻的特殊淹水栽培模式，水稻的根际环境异于一般旱作禾本科作物，水稻根的泌氧作用使其根表形成一层铁膜。水稻根表铁膜可将毒性很强的as（iii）氧化为毒性较弱的as(v)，而水稻根分泌出的氧气在根表微域也可能将as(iii)氧化为as(v)，as(v)随之被牢牢吸附于铁膜上。

因此，铁膜是水稻砷积累的屏障，对水稻砷污染起到缓冲的作用。水稻根表铁膜的形成对水稻砷吸收影响很大，其地上部积累的硅甚至超过氮、磷、钾等大量元素^［2-3］。在含砷的生长介质中加入硅可显著提高水稻的生物量，降低砷胁迫引起的膜脂过氧化程度，通过改善抗氧化酶系统清除部分活性氧。施硅可使高砷土壤中水稻幼苗地上部砷含量降低42%—58%，根系砷含量降低70%—82%^［4］；水稻籽粒的砷含量也明显下降^［5］。因此，生长介质中硅的加入可抑制水稻对砷的吸收和转运。

2. 研究的基本内容

1、了解硅对水稻铁膜的影响；

2、明确铁膜对水稻砷吸收的影响；

3、分析硅铁交互作用对水稻砷吸收的影响。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1、设计方案：

试验一： 根表铁膜对水稻砷吸收的影响

a、水培试验设计

试验设4个铁浓度，分别为0, 0.5, 1, 2mm (是mmol/l的缩写)，3个砷浓度：0,5,10um (是umol/l的缩写)，然后选取两个水稻品种分别为南粳或镇稻（先选一个水稻品种）。共4*3=12个处理，每个处理均重复3次，共计36盆。铁以fecl₂的形式加入，硅以硅酸钠na₂sio₃的形式加入。

4. 参考文献

[1]williams p n, villada a, deacon c, et al. greatly enhanced arsenic shoot assimilation in rice leads to elevated grain levels compared to wheat and barley [j].environmental science technology, 2007, 41 (19):6854—6859

[2]陈平平．硅在水稻生活中的作用[j]．生物学通报，1998，33（8）：5—7

[3]ma j f,mitani n,nagao s,et al.charaterization of the silicon uptake system and molecular mapping of the silicon transporter gene in rice[j].plant physiology ,2004,136:3284—3289

[4]郭伟，朱永官，梁永超，等．土壤施硅对水稻吸收砷的影响[j]．环境科学，2006,27(7):1393—1397