水稻鎘積累特性的遺傳差異及其穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，工業(yè)“三廢”排放量的日益增加，農(nóng)田鎘（Cd）污染面積不斷擴(kuò)大，使得稻米Cd安全問題日趨嚴(yán)重。篩選和培育低Cd積累品種，是解決中輕度污染區(qū)糧食安全生產(chǎn)的行之有效的方法。研究水稻對Cd的吸收、轉(zhuǎn)運及積累特征及其耐Cd機(jī)理，將為低Cd積累品種的選育、控制稻米Cd積累提供重要的理論依據(jù)。本研究以水稻核心種質(zhì)資源和當(dāng)前主推水稻品種為材料，結(jié)合室內(nèi)試驗和田間試驗，對Cd積累特性的基因型差異及其穩(wěn)定性進(jìn)行了分析；對水稻幼

2、苗中Cd的亞細(xì)胞分布和非蛋白巰基含量進(jìn)行了比較研究；與此同時，探索了幼苗根系Cd積累能力、幼苗Cd轉(zhuǎn)運能力、離體葉片耐Cd能力與稻米Cd積累特性的關(guān)系。主要結(jié)果如下：
　　1、基因型間的遺傳多樣性主要表現(xiàn)在根系對Cd的最大吸收速率Fmax和向地上部的轉(zhuǎn)運效率上。水稻根系對Cd積累動力學(xué)特征全部符合米氏方程，根系Fmax值小于50.8nmol·g-1（DW）·h-1的13份基因型，其地上部Cd積累動力學(xué)特征符合線性方程，Cd轉(zhuǎn)運效率

3、隨著環(huán)境中Cd濃度的增加而持續(xù)升高；根系的Fmax值大于55.5nmol·g-1（DW）·h-1的基因型，其地上部的Cd積累動力學(xué)特征也符合米氏方程，它們的Cd轉(zhuǎn)運效率隨著環(huán)境中Cd濃度的增加而先升高后降低。
　　2、對不同Cd脅迫環(huán)境中水稻幼苗根系和地上部Cd積累量的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)基因型、環(huán)境及二者的交互作用對Cd積累量均有顯著影響，其中‘齊頭白谷’、‘廣兩優(yōu)1128’為Cd積累量高且穩(wěn)定性好的品種；‘麻麻谷’、‘特青選恢

4、’、‘27760’為Cd含量低且穩(wěn)定性好的品種。
　　3、根系細(xì)胞壁和原生質(zhì)體的Cd吸收動力學(xué)特征也都符合米氏方程，‘齊頭白谷’的Cd最大吸收速率Fmax顯著大于‘27760’，Km值在兩品種間無顯著差異。地上部細(xì)胞壁和原生質(zhì)體的Cd吸收速率與根系可溶性組分中的Cd濃度呈顯著的線性正相關(guān)。當(dāng)根系可溶性組分中的Cd濃度相近時，‘齊頭白谷’地上部細(xì)胞壁和原生質(zhì)體的Cd積累速率顯著高于‘27760’。根系可溶性組分中的Cd是地上部Cd吸

5、收的直接來源。
　　4、水稻幼苗根系吸收的Cd主要分布在細(xì)胞壁組分，其次為胞液，在細(xì)胞器中的分布最少。Cd在地上部的分布順序為細(xì)胞壁＞＞胞液＞細(xì)胞器。細(xì)胞壁和胞液中的Cd分配比例在品種間無顯著差異，但在細(xì)胞器中，‘27760’所占的比例明顯低于‘齊頭白谷’。無論根系還是地上部，‘27760’的非蛋白巰基（Cys、GSH、PC2和PC3）含量均高于‘齊頭白谷’，其中PC2和PC3主要存在于根部，地上部以GSH和Cys為主。
　

6、　5、當(dāng)外界Cd濃度為0.89~8.9μmol·L-1時，隨著Cd濃度的增加，‘齊頭白谷’離體葉片的失綠速度明顯低于‘27760’。水稻離體葉片的耐Cd能力和幼苗根系的Cd積累能力以及幼苗的Cd轉(zhuǎn)運能力高度相關(guān)，可作為快速鑒定低鎘積累品種的生理指標(biāo)。
　　6、在Cd含量為1.782mg·kg-1、pH5.2的土壤中進(jìn)行田間試驗，稻米Cd超標(biāo)率高達(dá)98.7％；其中稻米Cd最高含量為2.049mg·kg-1，最低為0.197mg·kg