镉胁迫对不同水稻基因型生长的影响

从形态指标、产量构成因素研究水稻对重金属耐性特征,筛选和培育籽粒有毒重金属积累低且对重金属耐性较强的品种,是在轻、中度重金属污染土壤上持续生产安全稻米的一条经济、有效的途径。该文以耐性不同的两个水稻品种（Lement,低累积型和Dular,高累积型）为材料,通过盆栽试验研究了镉胁迫对水稻植株生长的影响,结果表明,水稻各器官Cd含量随Cd处理水平和生育进程而增加,且吸收的Cd主要积累在根系,Cd在水稻各部位中的分布规律为：根〉茎〉叶〉穗〉稻米。从水稻产量的构成因素来看,镉胁迫导致Dular水稻产量下降的的最主要原因是分蘖受阻,有效穗减少。结果还表明,低累积型水稻品种的镉耐性与其吸收镉相对较少或向地上部运输比例较少有关。     

土壤镉含量影响水稻产量与稻穗镉累积分配的品种间差异

以谷粒镉（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,在人为设置的3个土壤Cd含量条件下,研究土壤镉含量提高对水稻产量与稻穗镉累积分配特性的影响及其品种间差异。结果表明：（1）土壤Cd含量提高使水稻产量下降,在添加1.0mg/kg Cd时各品种均显著减产,以天优华占降幅最大;土壤Cd含量提高对水稻产量构成因素的影响具有品种间差异,但其使各品种产量下降的主要原因基本一致,即主要由有效颖花数、结实率与收获指数下降导致。（2）稻穗与谷粒各部分Cd含量均随土壤Cd含量提高而显著提高,但并不呈直线增长趋势,3个品种的提高幅度表现天优华占>星2号>湘晚籼13号趋势。（3）稻穗Cd累积量随土壤Cd含量提高而显著提高,品种间稻穗Cd累积量呈天优华占>星2号>湘晚籼13号趋势。（4）稻穗Cd主要累积在实粒中,但实粒Cd所占比例随土壤Cd含量提高呈下降趋势,3个品种实粒Cd所占比例呈星2号>天优华占>湘晚籼13号趋势。可见,土壤Cd含量提高对水稻产量与稻穗Cd累积分配的影响具有明显的品种间差异,Cd污染程度不同的稻田应因地制宜选择水稻品种。     

春夏不同播期玉米籽粒镉积累差异

本研究以34个玉米品种为材料,在湖南长沙和湘潭两地镉污染农田设置2个播期处理开展大田试验,探讨春、夏不同播期玉米品种籽粒镉积累差异。结果表明,播期对玉米籽粒镉含量有显著影响,春播镉含量高于夏播。不同玉米品种间籽粒镉含量差异显著,表现出广泛的遗传变异,变异系数大于100%,且广义遗传力可达85%。相关性分析结果表明,土壤镉含量与籽粒镉含量极显著相关,且相同地点不同播期间籽粒镉含量相关系数最高。按照镉积累特点将玉米分为3种类型:籽粒高镉积累型‘康农玉999’;籽粒中镉积累型‘苏玉20’、‘康农18’和‘青青515’;其余30个品种为籽粒低镉积累型。籽粒低镉积累型玉米品种可以作为镉污染农田替代种植的农作物。‘康农玉999’可作为籽粒镉积累相关基因遗传定位的研究材料。     

镉胁迫对圆叶决明幼苗生长及镉吸收的影响

为探明圆叶决明的耐镉性,笔者采用营养液培养试验的方法,研究了不同浓度镉胁迫对圆叶决明‘CIP86134’和‘ATF3248’幼苗生长发育、矿质养分吸收、Cd的吸收累积及其分布的影响。结果表明：镉胁迫抑制圆叶决明幼苗的生长,株高和出叶速度均低于对照;降低了圆叶决明生物产量和减少Ca、Mg、Cu、Zn 的吸收。‘CIP86134’和‘ATF3248’对Cd的忍耐浓度分别为33.4 mg/kg 和33.1 mg/kg,为非耐镉性植物。通过形态诊断、生物产量、Cd 的吸收累积量等指标的比较,‘CIP86134’的耐镉能力较‘ATF3248’强。对于Cd污染土壤的生态修复来说, ‘CIP86134’ 是更为适宜的品种。     

重度镉胁迫下不同水稻品种镉富集差异研究

以22个不同水稻品种(系)为材料,采取盆栽试验研究了重度镉胁迫下品种间籽粒产量、糙米镉含量及镉富集系数差异变化。结果表明,不同水稻品种(系)籽粒产量、糙米镉含量及富集系数存在较大差异,其变幅分别为54.10~142.50 g/盆、0.094~0.358 mg/kg、0.049~0.187,最高值与最低值分别相差2.63倍、3.81倍、3.82倍。重度镉胁迫下水稻产量与糙米镉富集能力不存在显著相关性。依据籽粒产量和糙米镉富集能力进行聚类分析表明,可将参试水稻品种分为3大类,第1类产量较低,包括1个镉富集较弱和3个镉富集较强品种;第2类产量中等,包括6个镉富集较弱和2个镉富集极强品种;第3类产量较高,镉富集能力中等(10个品种)。基于籽粒产量和糙米镉富集差异,可通过筛选、培育低镉高产品种用于镉污染区种植,这对于保障粮食安全生产具有重要意义。     

镉胁迫对不同基因型大白菜苗期生长及镉积累的影响

利用实验室营养液水培法,研究了在不同浓度Cd胁迫下5个大白菜品种苗期生长和吸收积累镉的差异.结果表明,在不同浓度Cd胁迫下,各品种地上部鲜重均下降,且显著低于对照;50μmol/L CdCl2处理时,以浙白8号的生长抑制率最低(53.86％).短期较高浓度的Cd胁迫对大白菜地上部干物质积累有促进作用;在不同浓度Cd胁迫下,品种间大白菜地上部镉含量存在显著差异,其中,浙白8号大白菜地上部镉含量较低( 145.1 mg/kg DW,249.7 mg/kg DW).Cd胁迫下各品种大白菜叶绿素含量均下降,在不同Cd浓度下叶绿素a/b变化不同.     

不同基因型水稻镉积累动态差异分析

探讨镉(Cd)在籽粒Cd积累量差异较大的2个常规籼型水稻品种‘黄华占’（Cd低积累）和IR68144（Cd高积累）各器官中的分布差异和积累动态,分析了在大田栽培条件下2个品种全生育期和生殖生长期各组织器官的Cd积累动态过程。结果表明：成熟期两品种植株的大部分Cd都集中于根系和茎部,IR68144各器官的Cd含量都高于‘黄华占’。在整个生育期中,‘黄华占’根和茎中的Cd含量都呈缓慢上升趋势,IR68144根系Cd含量先上升后下降,最后于灌浆后期快速上升,其茎部Cd含量则先下降后上升;两品种叶片Cd含量在抽穗前变化趋势表现一直,而在抽穗后却截然相反。抽穗后,‘黄华占’剑叶和穗轴Cd含量先持续上升,后于黄熟期有所下降,而IR68144的剑叶和穗轴都呈持续上升趋势,两品种的颖壳和糙米的Cd含量也都整体上升,且同品种的两器官表现趋于一致。籽粒发育过程中,两品种糙米Cd积累量都不断地提高,但它们超过一半的Cd由抽穗后的第21~28天积累完成。     

不同耐镉基因型水稻农艺和生理性状的比较研究

于2004和2005年在扬州大学试验农场进行了不同耐镉基因型水稻农艺和生理性状的比较研究。2个耐镉(Cd)基因型汕优63(杂交籼稻)和扬粳9538(粳稻)及2个Cd敏感基因型扬稻6号(籼稻)和武运粳7号(粳稻)种植于盆钵。于移栽前盆钵土中加入Cd, 浓度为150 mg kg^-1(Cd处理), 以未加Cd为对照(CK)。Cd处理后, 耐Cd基因型籽粒产量较CK降低6.2%~8.9%, Cd敏感基因型产量较对照降低38.3%~47.1%。每盆穗数和每穗颖花数显著减少是减产的主要原因, 结实率和千粒重在Cd处理和CK间无显著差异。Cd处理显著抑制Cd敏感基因型的分蘖发生, 导致整个生育期干物质积累的显著下降, 但对物质运转率和收获指数无显著影响。在Cd胁迫下, 分蘖至拔节期Cd敏感基因型的根系活力、叶片光合速率、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性明显低于耐Cd基因型, 叶片超氧自由基和过氧化氢含量、乙烯释放速率及根系伤流液中1-氨基环丙烷-1-羧酸浓度则显著高于耐Cd基因型。抽穗以后Cd对上述生理指标以及整个生育时期叶片脱落酸含量无显著影响。说明Cd对水稻生长发育的影响主要在生育前期(分蘖至拔节期), 此期分蘖发生多、根系活力和叶片抗氧化保护系统能力强及乙烯合成少是耐Cd基因型水稻的主要农艺和生理特征。     

镉胁迫下不同细度品种苎麻耐性比较研究

旨在了解不同细度品种对重金属Cd耐性的差异性。试验选择长势一致苎麻扦插苗(苗龄60天)进行移栽,土壤Cd胁迫处理分别为0、25、75、150 mg/kg共4个处理,进行为期一整年的Cd耐性试验调查。结果表明:12个不同细度品种苎麻在25 mg/kg土壤Cd胁迫处理下的综合耐性指数在0.80~1.18区间,耐性最好的是中细度品种‘中苎一号’,最差的是低细度品种‘大竹黄白麻’;在75 mg/kg胁迫处理下的综合耐性指数在0.09~0.77之间,表现最好的是中细度品种‘湘苎3号’,最差的是低细度品种‘大竹黄白麻’。在150 mg/kg土壤Cd胁迫处理下的耐性指数在0.32~0.54之间,最好的是高细度品种‘厚皮种一号’,最差的是低细度品种‘大竹黄白麻’。由此可知,苎麻对重金属Cd具有很好的耐受能力,且呈现出中、高细度品种的Cd耐性大于低细度品种。75 mg/kg Cd胁迫浓度是待测品种‘大竹黄白麻’、‘宁乡冲天炮’、‘浏阳大叶青’、‘邻水青顶家麻’、‘川苎八号’、‘中苎一号’、‘武岗红皮麻’、‘湘饲纤兼用一号’苎麻的耐Cd阈值。150 mg/kg Cd胁迫浓度是待测品种‘湘苎三号’、‘多倍体一号’、‘资兴麻’、‘厚皮种一号’的耐Cd阈值。     

水稻抗Cd胁迫的生理生化特性研究

以耐性不同的两个水稻品种（Lement,低累积型和Dular,高累积型）为材料,研究了镉胁迫对水稻植株生长和抗氧化酶系统的影响。采用水培试验,Cd处理设0、5mg/kg和10mg/kg三个水平。结果表明,Cd胁迫改变丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性。在抗氧活性上,根和地上部对Cd胁迫的反应存在差异。根和地上部MDA随着培养液浓度的提高而增加,且增加幅度Dular大于Lement。高浓度胁迫下,两个品种在MDA含量的增加幅度和叶绿素含量的降低幅度上表现不同,显示出它们在镉的耐性上存在着差异。     

黑藻(Hydrilla verticillata)对重金属Cd2+的积累及生理响应

以黑藻（Hydnlla verticillata）为材料,研究不同浓度重金属Cd2＋处理下,黑藻各部位对重金属的积累程度以及部分生理指标的变化趋势,以明确黑藻是否具有植物修复的潜力。采用原子吸收光谱法对植物各部位积累重金属程度进行检测,采用比色法对植物材料部分生理指标进行检测。结果表明,与茎相比,黑藻叶部对重金属有高浓度的积累;另外,随着重金处理浓度的增加保护酶体系中的过氧化氢酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性均呈先上升后下降的趋势;膜质过氧化物丙二醛（MDA）含量则呈先下降后平稳最后上升的趋势,分析可知保护酶系统的激活会对MDA起到一定抑制作用,从而保护重金属胁迫下植物的膜系统。以上结果表明,黑藻可以积累一定浓度的重金属,对适当浓度范围内的重金属Cd^2＋表现出明显的生理性适应,黑藻具有植物修复潜力。     

镉锌污染对紫花苜蓿体内镉含量及品质的影响

研究了镉锌交互污染的土壤中,不同镉锌含量对紫花苜蓿吸收镉的量和品质的影响,研究表明:紫花苜蓿中镉含量随土壤中镉含量的增加而增加,锌抑制紫花苜蓿对镉的吸收,紫花苜蓿含镉量与土壤中有效态镉的含量呈显著线性相关。低浓度镉对紫花苜蓿蛋白质的合成有促进作用,高浓度镉对蛋白质合成有抑制作用。研究表明:在土壤受到低浓度镉污染的情况下,种植紫花苜蓿是可行的。     

小麦对镉的吸收、富集及其镉污染预测研究进展

本研究回顾和总结了国内外学者对小麦镉吸收和富集的特点,对比分析了小麦各部位镉的富集系数,小麦不同部位镉富集顺序为：根>叶>茎>籽粒。土壤镉安全阈值是保障小麦质量的重要指标,小麦籽粒中镉含量可以由土壤中总镉含量及pH值来预测。对3类不同浸提剂浸提的土壤有效态镉进行探讨,发现这些浸提剂浸提的土壤有效态镉含量与小麦镉含量间的相关性顺序为：络合剂类>中性盐类(CaCl₂)>稀（弱）酸类。最后提出了结论和展望,以期为今后小麦镉污染预测提供重要的理论指导和思路。     

热改性高岭土对土壤Cd形态及辣椒累积Cd的影响

为了探明热改性高岭土对土壤-辣椒体系中Cd迁移的影响,研究2个温度(300、500℃)对高岭土进行热改性,采用盆栽的方式探究高岭土及热改性高岭土对于Cd污染土壤中Cd的形态分布以及对辣椒体内重金属积累的影响。结果表明：在Cd污染土壤上,施用高岭土及热改性高岭土提高土壤pH,但处理间差异不显著;与CK相比,添加300℃热改性高岭土(TK)与500℃热改性高岭土(FK)土壤可还原态Cd含量分别降低1.82%~33.94%、11.76%~26.67%,残渣态Cd含量分别提高46.63%~64.58%、45.96%~1.14%;各处理辣椒的根、茎、叶、果实的干重均高于CK,辣椒果实干重增产31.00%~49.28%,辣椒植株Cd富集依次为根部>叶片>茎>果实。得出结论：施用高岭土及热改性高岭土可提高土壤pH,降低土壤弱酸提取态、还原态Cd含量,减轻Cd对辣椒的协迫,3种材料修复效果为TK>FK>K。     

小麦中重金属镉测定的分析与研究

石墨炉原子吸收光谱法由于灵敏度高,检出限低,自动化程度高,被广泛用于重金属元素的分析检测。利用干法灰化法对小麦样品进行前处理,石墨炉原子吸收光谱法检测,探讨仪器分析最佳试验条件。该方法检测结果表明,相对标准偏差为0.20%,加标回收率为82.0%～99.5%。     

不同镉背景值农田中荞麦镉积累转运特性研究

为探明荞麦在不同镉背景值农田中的镉积累转运特性,为镉污染农田的植物修复作用奠定基础。以8个荞麦品种（系）为材料,在9个镉污染农田开展多点试验,检测荞麦根、茎叶、籽粒镉含量。结果表明:荞麦对镉的吸收积累能力很强,在一定范围内,随着土壤镉含量增加,荞麦籽粒镉含量先呈增加趋势,随后镉含量不再明显增加。荞麦成熟期不同部位对镉的吸收规律表现为茎叶>根>籽粒;茎叶镉富集系数2.03~5.52,根镉富集系数1.03~4.08,籽粒镉富集系数0.15~0.92;根-茎叶镉转运系数1.34~2.30,茎叶-籽粒镉转运系数0.07~0.22。说明荞麦是适合用作重金属污染土壤修复的潜力植物,具有明显的镉富集能力和较强的镉运输能力,土壤镉主要转运并积累在茎叶中。     

紫云英翻压对稻田土壤镉有效性及水稻镉积累的影响

为了研究翻压紫云英对重金属污染土壤中Cd的有效性及水稻Cd吸收积累的影响,以当地传统施肥为对照,在大田条件下研究了添加紫云英对水稻生物产量、Cd含量和土壤p H值、有效Cd含量的影响。结果表明:翻压紫云英对水稻生长起到了促进作用,与单施化肥相比,所有紫云英处理的水稻地上部生物产量均有提高,平均增产率为11%。同时,水稻的Cd含量均有下降,稻谷Cd含量平均降低23.8%,稻草Cd含量平均降低50.2%,水稻Cd积累量平均降低了40.8%。翻压紫云英提高了土壤的p H值,降低了土壤Cd的生物有效性,相关分析表明,土壤有效Cd含量与p H值呈极显著负相关,而水稻Cd积累与土壤有效Cd含量呈显著正相关。本研究表明,在Cd污染稻田土壤上,应避免单施化肥,选用紫云英为代表的绿肥作物配合化肥施用,既能提高水稻产量,还能一定程度上降低土壤Cd活性和水稻Cd积累。