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。     

镉铜污染土壤上转Bt基因棉与其亲本的耐受性比较

采用温室盆栽的方法研究了土壤镉铜污染对转Bt基因棉及其亲本生长的影响。结果表明,土壤镉铜污染均显著抑制了两种棉花的生长,与非污染土壤相比,棉花的株高、地上部干重和根系干重都显著降低。两种棉花的株高、地上部干重和根系干重均随着土壤镉污染程度的提高而降低。在同一镉污染水平的土壤上,两种棉花的各指标间无显著差异。在无污染土壤上的两种棉花地上部干重无差异。而且,两种铜污染土壤上,无论是转基因棉花还是亲本,同种棉花之间地上部干重无差异。在两种镉污染土壤上,两个棉花品种之间地上部干重差异显著。亲本在铜污染100mg.kg-1和150mg.kg-1土壤上的地上部干重显著高于转Bt基因棉。同样,在根系干重上得到了相似的结果。这表明,外来Bt基因降低了棉花对铜污染土壤的耐受性。     

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。     

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。     

棉花化学调控对不同品种的作用效果

通过棉花化学调控对不同品种反应程度,比较海岛棉血统品种（系）、新疆棉花品种（系）和辽棉品种（系）等在相同化学调控条件下的综合表现,结果表明：不同棉花品种（系）对化学调控的反应有明显差别,具有海岛棉血统棉花品种（系）反应不敏感,新疆棉花品种（系）反应较敏感,辽棉品种（系）属于中间类型。同时,化控对于新生的器官影响较大,也印证了化控药剂在植株体内有一个吸收和分解的过程。     

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。     

黄麻修复重度镉污染农田的品种筛选

为研究不同黄麻品种对土壤重金属镉污染的修复能力,以5个黄麻品种为材料,种植于湖南浏阳的重度镉污染试验农田中。黄麻栽种后,每月测一次根、茎、叶的镉含量,并测定纤维成熟后黄麻各生理性状,计算黄麻镉累积量、富集系数、转移系数等。结果表明:黄麻在重度镉污染农田中仍能正常生长,随着植株的生长,不同黄麻品种和组织间镉含量差异显著(p0.05),并呈现持续下降趋势;不同黄麻品种的镉富集系数和转移系数均大于1;叶的镉转移能力强于茎。在5个黄麻品种中,中黄麻11号、菜用黄麻3号、桂菜黄麻2号均对重金属镉具有较强的吸收和富集能力,可以用于修复农田镉污染。     

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。     

镉胁迫对不同品种甘蔗生长及各器官镉积累的影响

为了研究土壤镉胁迫对甘蔗生长及镉积累、转移的影响,以4个不同品种甘蔗为材料,通过土壤盆栽的方法,分析镉胁迫下不同甘蔗株高、茎径、生物量、镉含量、积累量、转移系数及分配系数的变化。结果显示:镉胁迫下甘蔗的株高,茎径显著下降,耐镉性品种YT666根系和茎的生物量分别是镉敏感品种ROC22的3.23和2.92倍;在正常土壤生长的甘蔗植株各器官的镉含量与积累量均没有显著差异,但在镉胁迫下,各器官镉含量和积累量显著增加,其中各器官镉含量表现为根老叶茎新叶,而镉积累量为根茎老叶新叶;耐镉性品种YT666总镉积累量最高,镉在根系中的分配系数最高,而敏感品种ROC22总镉积累量较低,但在根系中的分配系数低。由此可见,镉胁迫下耐镉的甘蔗品种保持较高的生长量可能是通过降低镉向地上部分转移来降低镉对甘蔗生长的影响。     

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。