籼型杂交稻稻米镉积累的遗传分析

稻米镉含量超标既与水稻基因型有关,又受土壤镉污染影响。培育和种植高产低镉杂交稻品种是一种治理稻米镉超标的有效方法,因此研究杂交稻稻米镉积累的遗传构成具有重要意义。试验将46个杂交稻组合(包括4×7不完全双列杂交的28个杂交组合与其他18个杂交组合)和5个杂交父本种植于2块镉污染大田,考察稻米镉含量表型并分析其遗传构成。研究发现:1)杂交组合与其父本相比稻米镉含量表型差异无明显规律;2)在土壤镉重度污染的环境下,杂交组合品种间的基因型差异对其稻米镉含量的贡献率最高,达到64.20%,其次是基因型差异和土壤镉污染的互作,达到9.64%,而土壤镉污染最小,只占2.50%;3)配合力分析发现,母本和父本的一般配合力效应分别为0.25和0.51,双亲间的特殊配合力效应为0.17;4)利用低镉位点q Cd7和q Cd11对46份材料进行基因型鉴定,研究发现仁H18、H19、H20和H21均含有q Cd7和q Cd11这2个低镉位点,这些材料的稻米镉含量的均值极显著(P0.01)低于高镉位点的材料。研究表明,遗传是影响稻米镉积累的重要因素之一,通过遗传改良可以有效降低稻米镉含量。     

晚稻产量构成与穗镉累积分配对土壤pH的响应及其品种间差异

以籽粒Cd积累能力不同的3个晚稻品种(天优华占、星2号和湘晚籼13号)为材料,分别在pH差异明显(4.86和6.75)但土壤总Cd含量相当(0.3812和0.3878 mg/kg)的两块稻田上开展大田试验,研究晚稻产量构成与稻穗镉累积分配对土壤pH的响应及其品种间差异。结果表明:(1)在酸化稻田上,3个品种产量与有效穗数均显著下降,但每穗实粒数、结实率、千粒重与收获指数的变化在品种间表现不尽相同。(2)稻穗与籽粒各部分Cd含量分别表现枝梗空粒实粒、糙米精米谷壳的趋势。(3)品种间稻穗和籽粒各部分Cd含量与累积量差异明显,表现天优华占星2号湘晚籼13号趋势;稻穗和籽粒各部分Cd含量与稻穗各部分Cd累积量在酸化稻田上均显著提高,但品种间提高幅度差异明显,表现湘晚籼13号星2号天优华占趋势。可见土壤酸化显著提高水稻稻穗和籽粒Cd含量与累积量,但水稻品种间稻穗和籽粒Cd含量与累积量及其对土壤酸化的响应差异明显,这为选择适宜品种实现轻度镉污染稻田的水稻安全生产提供了可能。     

不同镉积累型水稻品种苗期镉积累及转运变化特征

稻米镉污染成为国家和社会广泛关注的问题,为了解不同水稻品种对土壤中镉离子的吸附特性,本研究通过水培试验分析了不同镉积累型水稻品种(高镉积累品种:玉针香、天优华占;低镉积累品种:湘晚籼12号、金优59)在苗期的镉吸收及转运时间动力学特征。结果表明,4个品种苗期根系和地上部的镉积累时间动力学特征均符合米氏方程,根系和地上部分的α值均表现为高镉积累品种大于低镉积累品种;镉胁迫72 h之后各品种镉总累积量表现为玉针香金优59天优华占湘晚籼12号,其中高镉积累品种天优华占苗期累计量未达到饱和状态。4个品种镉转运速率随着胁迫时间延长均呈显著下降趋势,72 h后表现为高镉积累品种大于低镉积累品种。相关分析表明,参试品种根系镉含量、地上部分镉含量及根部向地上部的镉转运速率三者之间均呈显著正相关关系。可见,水稻高、低镉积累特性的显现具有一定的时限性,其中,以湘晚籼12号等为代表的低吸收、低转运品种类型在镉污染田块种植具有较高应用价值。     

江华县重金属镉污染农田控制技术初探

试验于2018年在江华县桥头铺镇下蒋村进行,早稻以低镉品种株两优819、株两优189及当地主栽品种株两优08为供试材料,晚稻以低镉品种金优59、湘晚籼12号和当地主栽品种五优103为供试材料,研究不同降镉技术对重金属镉污染农田稻米镉含量的控制效果。结果表明:种植低镉水稻品种可以降低稻米镉含量,成本较低;采用“低镉品种+优化水分管理+施用生石灰”处理、“低镉品种+优化水分管理+施用生石灰+土壤钝化剂/叶面阻隔剂”处理可以明显降低稻米镉含量50%~80%。说明“低镉品种+优化水分管理+施用生石灰”控制技术能够有效降低稻米中镉的含量。     

水稻籽粒镉低积累资源挖掘及其新材料创制

稻米镉超标已经成为引起社会广泛关注的食品安全问题,生产上迫切需要选育适宜在镉污染地区种植的低镉积累水稻新品种.通过对国内外275份水稻资源进行筛选,挖掘到在重度镉污染田籽粒镉低积累材料珞红3A和珞红4A.全基因组高通量测序结果表明,在珞红4A的第7号染色体上有一段长度为408 481 bp的片段(Org)缺失,且在该缺...     

利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。     

OsNramp5基因变异影响水稻重要农艺性状的研究进展

筛选和培育镉(Cd)低积累水稻品种是解决稻米镉污染问题最经济、有效的办法。现有研究表明Os Nramp5是介导水稻Cd吸收最重要的基因,其功能缺失后,水稻籽粒Cd含量极显著下降,但同时会影响水稻必需元素锰(Mn)的吸收,而在前人关于Os Nramp5变异影响水稻生长发育的研究中,结论并不一致。系统了解Os Nramp5基因变异对水稻重要农艺性状的影响有助于推动低Cd优质水稻新品种的培育。本文重点对Os Nramp5基因变异对水稻中金属离子的含量,水稻的生长发育、产量性状及米质的影响进行了综述,以期为利用Os Nramp5基因突变选育低Cd积累水稻品种提供参考。     

利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。     

镉污染区棉花替代种植技术研究

在湖南长沙、株洲、湘潭三市重度镉污染区农田开展棉花多品种（系）多点试验，通过种植前后土壤镉含量测定及不同品种棉株镉含量测定和产量分析，筛选镉高积累棉花品种（系）；通过测定棉花不同部位（根、茎、叶、铃壳、种子、纤维）中镉含量，分析棉花吸收镉的效率和能力，探明在镉污染土壤条件下镉在棉株内的累积、迁移与分布规律；同时开展镉高积累棉花配套栽培技术研究，逐步形成镉污染区棉花生产技术体系，并在重度污染区逐步推广。研究结果表明，通过棉花对镉的高吸收、高积累实现镉污染区土壤修复，同时有效利用镉污染土壤创造经济价值是可行的。     

水稻对镉的吸收和转运的分子机理

日益严重的稻田镉污染威胁着中国生态安全和食品安全,培育低镉积累品种以降低稻米镉含量或者培育耐镉品种以用于植物修复是治理稻田镉污染的理想手段,阐明植物对镉的吸收和转运的分子机理是培育低镉品种和耐镉品种的前提。综述了水稻等植物对镉的吸收和转运的生理机制以及镉吸收、转运、隔离及外排过程中参与的各种镉诱导转运蛋白功能的研究进展有利于低镉积累水稻品种的培育,并促进水稻作为植物修复模式植物在降低土壤镉污染的生态治理中的应用。     

不同基因型水稻籽粒对镉积累的差异

以6个水稻品种为试材,设置5个土壤镉浓度处理的盆栽试验,对水稻糙米中重金属镉的积累进行了研究。在不同浓度的Cd处理下,水稻糙米中Cd含量在品种间存在显著差异,而且不同水稻品种的籽粒对土壤中重金属镉的敏感性不同。结果表明,重金属镉低积累水稻品种的筛选应在土壤镉含量相近的土壤上进行。     

新型改良剂“良田宝”对土壤有效镉及稻米镉含量的影响

为探明新型改良剂"良田宝"的降镉效果,明确其适宜用量,以湖南省岳阳市湘阴县镉污染水稻土进行盆栽试验,研究其对土壤有效镉含量与水稻镉积累的影响。结果表明:添加改良剂"良田宝"可以显著降低土壤有效Cd含量及水稻地上部Cd含量,较CK最高降幅分别为27.33%和78.26%。"良田宝"不同施用量对糙米Cd含量影响不同,施用0.6、1.2、1.5 g/kg土,其米镉含量分别比CK降低50.0%、33.3%、16.7%;施用0.3、0.9 g/kg土,其米镉含量分别比CK提高了150%、50%,但各处理糙米Cd含量均低于食品安全国家标准中的限量值(0.2 mg/kg)。施用适量土壤改良剂能有效促进水稻干物质的积累,当改良剂施用量超过一定范围时水稻各部分生物量反而降低。考虑水稻产量、稻米镉含量和土壤修复效果,潮泥田镉污染土壤上施用"良田宝"1.2 g/kg土左右为宜。     

杂交稻头季与再生季镉积累分配特性差异研究

【目的】探究杂交稻头季与再生季镉积累分配特性差异,为再生稻安全生产提供科学依据。【方法】以Y两优9918和甬优4149为材料,采用随机区组设计开展大田试验,比较头季与再生季产量与镉积累分配特性。【结果】1）甬优4149再生季产量显著低于头季,而Y两优9918表现相反;两品种再生季有效穗数、结实率显著高于头季,而千粒重显著低于头季;2）两品种头季成熟期根、茎、叶、穗镉含量均显著低于再生季,再生季糙米镉含量为0.13~0.17 mg/kg,显著高于头季;3）再生季各器官镉含量、镉积累量、日均镉积累速率、镉转移系数与富集系数均大于头季,Y两优9918与甬优4149再生季镉总积累量分别是头季的4.28和2.67倍,再生季糙米镉含量分别是头季的1.63和1.42倍;4）头季穗部镉主要来自灌浆中期-成熟期,而再生季主要来自齐穗前,镉积累最快阶段存在品种间差异;5）两品种稻桩镉积累量在再生季全生育期内表现累积趋势,但各生育阶段的表现存在品种间差异,Y两优9918以灌浆中期为界先降后升,甬优4149表现先降后升再降趋势。6）本研究条件下,Y两优9918头季产量低于甬优4149,但再生季产量表现相反,两品种全年产量差异不大;甬优4149器官镉含量、积累量、日均积累速率及富集系数一般高于Y两优9918。【结论】再生季镉超标风险大于头季,在镉污染稻作区应慎重发展再生稻,同时再生季降镉措施的应用应以齐穗前为重点。     

利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻，【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料，通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系，在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒（糙米）镉含量，其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定，在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响。【结果】成功获得了前述品种的OsNramp5基因敲除株系；非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg，平均较野生型降低85.5%；而在镉污染土壤种植时，不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg，平均比野生型降低94.8%；锰含量也降低52.7%，铬含量增加59.5%，铅含量在华占中增加79.1%，而在其他品种中无变化；铜、铁、锌、钙、硒和砷含量（后4种元素只在华占及衍生品系中检测）受影响较小或不受影响；OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低，而有效分蘖略微增加，产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除，可以显著降低镉积累，但在某些种植条件下，代价为小幅产量损失；通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。     

氮磷钾肥对超级稻Y两优1号的产量效应

通过“3414”田间试验研究,获得在石门县潴育型水稻土壤上超级稻Y两优1号最佳施肥量施肥模型.结果表明,氮、磷、钾肥在一定施肥水平下对Y两优1号具有不同增产作用,氮肥对Y两优1号产量起决定作用,磷肥次之,钾肥对Y两优1号产量影响不大,增产作用不明显.最佳施肥量:N肥232.95 kg/hm2,P肥67.5 kg/hm2,K肥104.25 kg/hm2,Y两优1号最佳产量9 035 kg/hm2,施肥比例N:P:K=1:0.3:0.5.     

镉胁迫对苎麻吸收积累镉的影响

本研究通过盆栽试验探索了不同镉浓度对9个苎麻品种吸收积累重金属镉的影响。结果表明,Cd对苎麻生物量、Cd含量和积累量等有显著影响,且浓度越高,影响程度越大。石阡竹根麻、宜春红心麻和川苎1号三个品种在Cd浓度23-46 mg/L下的地上部生物量均高于对照;Cd浓度为23、46、91和182 mg/L时,苎麻地上部Cd平均含量分别为22.93,37.22,71.27和88.08 mg/kg。苎麻地上部Cd积累量品种间差异显著,品种富顺青麻和中苎1号在不同镉浓度处理下表现了较好的适应能力和吸收能力。在镉污染地区种植高耐高吸收的苎麻品种既可用于生态修复,又能获得一定的经济效益。     

不同品种油葵对土壤中镉的富集作用比较研究

2016年进行油葵镉高积累品种筛选,结果表明:(1)在同一镉污染土地上,不同油葵品种吸镉量有差异,同一油葵品种的不同部位镉含量也不一样;(2)同一镉背景值下,不同品种油葵产量差异明显,同一品种在不同镉背景值下产量差异不明显;(3)不同油葵品种在不同镉含量土壤上籽粒镉含量差异不明显;(4)不同品种油葵在不同镉含量土壤上秸秆镉含量差异不明显;(5)各品种秸秆—籽粒的转运系数都小于1,秸秆和籽粒的富集系数都大于1,且秸秆的富集系数都大于籽粒的富集系数;(6)无论是中度还是重度镉污染土地上种植的油葵,其籽粒初加工的原油中镉含量极低,可以放心食用。     

施用有机肥和调理剂对田间土壤重金属有效态变化影响及水稻降镉效应研究

以春优84和中浙优8号为试验材料,在浙江衢州典型镉污染农田开展大田小区试验,研究有机肥与土壤调理剂施用对土壤酸碱度(pH)、土壤重金属元素(Cd、Fe、Mn、Zn等)有效态、水稻植株(稻草、籽粒)重金属元素积累量的影响,并探究了施用有机肥与土壤调理剂降低籽粒Cd积累的机理。结果表明,单施有机肥(1.5 t/hm²)对土壤金属元素有效态、稻草和籽粒重金属元素含量无显著影响;在有机肥(1.5 t/hm²)+土壤调理剂(2.7 t/hm²)联合施用处理后,土壤pH增加9.48%,土壤重金属有效态含量和植株中重金属元素含量均呈下降趋势。其中,土壤有效态Cd含量降低16.41%(DTPA提取)和48.96%(CaCl₂提取),稻草和籽粒Cd含量分别降低40.04%和48.22%。逐步回归和通径分析表明,稻草Cd含量、土壤Cd有效态与籽粒Cd含量显著相关。由此可见,施用土壤调理剂通过提升土壤pH,从而降低土壤重金属元素有效态含量,其中有效态Cd含量下降尤为显著,以此调控水稻稻草和籽粒中的Cd积累。说明供试土壤调...     

施用生石灰对早稻镉吸收的影响

为筛选低镉累积、达标、高产的水稻品种,选择衡阳地区当前种植的6个主导早稻品种,研究了施用生石灰对土壤p H值和镉含量及稻米镉富集的影响。结果表明:种植水稻会在一定程度上降低土壤p H值,不同水稻品种降低土壤p H值的能力存在差异;施用生石灰则可以提高土壤p H值;种植水稻和施用生石灰均不能显著改变土壤镉含量(p0.05),施用生石灰却可以降低水稻对镉的富集量,除陵两优942外,稻米镉含量下降了0.03~0.14mg/kg,但未达到显著水平。在本试验条件下,施用生石灰对水稻镉富集的影响要低于水稻品种的影响,即水稻富集镉的多少更主要取决于水稻品种。     

“作物镉污染防控技术研讨会”在长沙召开

镉（Cd）,一种生物蓄积性强、毒性持久、具有“三致”作用的剧毒元素。摄入过量的镉对人体的危害极其严重。许多研究表明,我国部分地区的稻米镉含量超标（02 mg／kg）。如何消减稻米中镉的积累,现已成为保障粮食质量安全的一项首要科学任务。〈br〉 2014年3月3日,湖南省作物学会组织相关领域的专家在湖南农业大学召开了“水稻镉污染防控技术研讨会”,来自全省的20多位专家教授出席会议。会上代表们讨论了辐污染防控技术,如阻断污染源、低镉型水稻品种的筛选与培育、降低土壤中镉的有效性、采用农艺措施调控水稻植株对镉的吸收与在籽粒中的积累等。代表们认为镉污染治理是一项世界性难题,需摸清其影响机理,采用协同研究攻关,做好长期探索的规划。