水稻鎘安全親本材料對(duì)鎘的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及積累特征.pdf

1、水稻作為我國(guó)的主要糧食作物之一，稻米Cd污染主要通過(guò)降低其品質(zhì)和安全性，而直接影響到人類的身體健康。水稻對(duì)Cd的吸收和分配由于基因型的不同在種間和種內(nèi)存在顯著差異。因此，推廣應(yīng)用綠色、環(huán)保、安全的水稻品種，已成為解決Cd中輕度污染農(nóng)田安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。本研究選取前期通過(guò)水培與土培試驗(yàn)篩選出的5份潛在Cd安全親本材料以及對(duì)Cd具有一定耐性且存在Cd吸收積累差異的其余51份水稻種質(zhì)資源為研究對(duì)象，布置大田試驗(yàn)進(jìn)行水稻Cd安全親本材料的再次篩選

2、。結(jié)合室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，通過(guò)分析Cd安全水稻親本材料在生育后期對(duì)Cd的分配轉(zhuǎn)運(yùn)特征，并結(jié)合Cd的亞細(xì)胞分布特點(diǎn)及非蛋白巰基含量的變化，探討限制水稻Cd安全親本材料對(duì)Cd的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)可能存在的機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)當(dāng)大田土壤Cd含量為13.89 mg·kg-1時(shí)，56份水稻親本材料糙米Cd含量的變幅為0.15-1.77 mg·kg-1，最大值與最小值相差達(dá)11.80倍，其中Cd含量最低為0.15 mg·kg-1，低于食品安全

3、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.20 mg·kg-1。以糙米Cd含量為篩選指標(biāo)篩選出了Cd低積累材料、普通材料和高積累材料3類，其中低積累材料糙米的平均Cd含量為0.20 mg·kg-1，顯著低于普通材料(0.65 mg·kg-1)和高積累材料(1.57 mg·kg-1)。低積累材料糙米中Cd含量較低，與其向籽粒中較低的Cd分配轉(zhuǎn)移能力有關(guān)。低積累材料糙米中Cd的分配量?jī)H占地上部Cd積累總量的8.11％，遠(yuǎn)低于普通材料和高積累材料。通過(guò)大田試驗(yàn)篩選獲得的低

4、積累材料D62B、IRBN95-90和GRlu17/aiTTP//lu172的糙米Cd含量均低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(0.20 mg·kg-1)，表明這3份材料可作為Cd安全親本材料，為中輕度Cd污染農(nóng)田水稻生產(chǎn)提供Cd安全種質(zhì)資源。
　　(2)在不同Cd處理?xiàng)l件下，水稻生育后期(孕穗期-成熟期）Cd安全親本材料、普通材料和高積累材料的干物質(zhì)產(chǎn)量及糙米產(chǎn)量均受到不同程度的抑制。其中Cd安全親本材料受到的抑制作用最小，普通材料受到的抑制

5、作用最明顯，其糙米產(chǎn)量在16 mg·kg-1Cd處理下相較于0 mg·kg-1Cd處理降低了62.62％。Cd處理?xiàng)l件下不同水稻親本材料各器官Cd含量隨土壤Cd濃度(0-16mg· kg-1)的增加而升高，表現(xiàn)為Cd安全親本材料地上部各器官Cd含量顯著低于其它兩類材料。三類水稻親本材料體內(nèi)Cd的分配表現(xiàn)為根＞莖＞葉＞穗，且Cd安全親本材料根系中的Cd占整株Cd的比例(43.62-73.99％)顯著高于普通材料(41.69-66.55％)

6、和高積累材料(42.70-63.91％)。同時(shí)，當(dāng)Cd處理濃度達(dá)1和4mg·kg-1時(shí)，Cd安全親本材料的糙米Cd含量低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(0.20 mg·kg-1)，其它材料則在各個(gè)Cd處理?xiàng)l件下均存在Cd食物暴露風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。
　　(3)三類水稻親本材料的木質(zhì)部Cd含量隨Cd處理濃度的提高顯著增加，其中以高積累材料的增加幅度最大。在孕穗期、抽穗期和灌漿期Cd安全親本材料的木質(zhì)部Cd含量在不同Cd處理?xiàng)l件下均顯著低于普通材料和高積累

7、材料，材料間差異在16mg· kg-1 Cd處理?xiàng)l件下達(dá)到最大，其中Cd安全親本材料D62B的木質(zhì)部Cd含量在三個(gè)生育期僅為高積累材料R18的53.27％、55.96％和56.68％。在水稻生育后期，三類水稻親本材料的木質(zhì)部Cd含量與其穗的Cd含量呈極顯著正相關(guān)性，表明水稻Cd安全親本材料生育后期根系對(duì)Cd較強(qiáng)的固持能力和木質(zhì)部對(duì)Cd較低的轉(zhuǎn)運(yùn)能力減小了后期籽粒中Cd的積累。
　　(4)從亞細(xì)胞分布情況來(lái)看，Cd安全親本材料D62

8、B地上部的Cd主要分布在細(xì)胞壁(44.96-49.60％)，普通材料Luhui17主要分布在可溶部分(42.20-53.93％)。兩類水稻親本材料地下部Cd的分布均表現(xiàn)為可溶部分(48.62-60.12％)＞細(xì)胞壁(30.99-52.38％)＞細(xì)胞器(0.00-9.52％)，但D62B細(xì)胞壁所占的分配比例均顯著高于Luhui17。表明D62B通過(guò)增加Cd在體內(nèi)活性較低的組分中的分布，降低了Cd的移動(dòng)性。Cd脅迫條件下，誘導(dǎo)了兩類水稻親本

9、材料體內(nèi)NPT的合成，且D62B體內(nèi)的NPT含量在各個(gè)Cd處理?xiàng)l件下均顯著高于Luhui17，材料間的差異在根系中更顯著。當(dāng)Cd處理濃度為1、4和16mg· kg-1時(shí)，D62B地下部NPT含量分別為L(zhǎng)uhui17的1.40、1.28和1.38倍。Cd安全親本材料中較高的NPT含量，與其較強(qiáng)的PCs合成相關(guān)。表明Cd安全親本材料在根系中Cd誘導(dǎo)生成的PCs更多，與其形成Cd-PC復(fù)合物，降低了Cd向地上部運(yùn)輸能力，造成地上部Cd含量顯著