Cd在水稻籽粒中的积累及运输机制

Cd是毒性最大的重金属之一,在环境中的活性与在土壤一植物系统中的迁移能力都很强植物能积累较高浓度的Cd,并通过食物链进入人体引起人体的疾病.综述了Cd在水稻中的积累及运输机制的研究进展,包括根的吸收、木质部调节向上运输及韧皮部调节向籽粒中转运等方面     

磷矿复垦地马铃薯镉和铅含量及分布规律

利用火焰原子吸收法测定了种植于磷矿复垦地马铃薯植株不同器官中镉(Cd)、铅(Pb)重金属的含量。结果表明,在磷矿复垦地土壤Cd、Pb含量高于土壤无机污染物的二级标准条件下,马铃薯块茎中Cd、Pb含量都超过安全食用标准;马铃薯植株中不同器官Cd、Pb的分布具有明显规律,块茎、根、茎、叶的含量差异显著,呈逐渐增加趋势,叶片是积累2种重金属含量最多的器官,块茎含量最低;随生育期延长,成熟期马铃薯根、茎、叶中的Cd含量较现蕾期略有增加。马铃薯各器官对2种重金属元素的富集系数不同,对Cd的富集作用明显大于对Pb的富集作用,因此即使在低Cd土壤中种植马铃薯也需要谨慎选择。     

锰肥和锌肥种子包衣对花生的降镉效果

花生对土壤中的镉（Cd）具有较强的富集能力,我国花生Cd超标现象局部地区较为严重,Mn、Zn离子可通过拮抗作用降低作物对Cd的吸收,本研究探究Mn肥、Zn肥种子包衣处理对花生Cd吸收转运的影响,以期为花生产地土壤Cd污染风险管控与修复提供技术支撑。首先通过种子萌发试验筛选出3个锰（Mn）和锌（Zn）较适宜的包衣剂浓度,再进一步通过盆栽试验筛选出降镉效果最优的Mn和Zn包衣剂浓度,并探究了Mn肥和Zn肥种子包衣对Cd污染土壤上花生富集转运Cd的影响。种子萌发试验结果表明,中低浓度的Mn肥、Zn肥种子包衣处理不会影响种子发芽率且可以促进根生长,浓度过高则会明显抑制种子萌发。盆栽试验结果表明,Mn肥和Zn肥种子包衣剂中,3%锰肥包衣剂（Mn3）和2%锌肥包衣剂（Zn2）包衣处理籽粒降镉效果最显著,降镉率分别达到19.0%和24.1%,其中Zn2降镉效果更优。与对照相比,Mn3和Zn2处理根系Cd富集系数均显著降低,根向茎叶Cd转运能力明显增加,茎叶向籽粒Cd转运系数呈下降趋势,根系向籽粒Cd转运系数则无明显变化。Mn3和Zn2处理花生植株总Cd吸收量相比对照分别下降了9.18%和13.6%,...     

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。     

镉污染稻田施用钾硅肥对杂交晚稻吸收积累镉的影响

选择湖南攸县2块典型Cd污染稻田,研究施用富含硅的碱性钾硅肥对杂交晚稻吸收Cd及其在植株体内分配的影响。结果表明,施用钾硅肥可提高土壤p H值,降低土壤有效态Cd含量,减少水稻对Cd的吸收和稻米对Cd的积累,阻控水稻植株体内的Cd向籽粒转运,降低Cd在糙米中的分配比例。     

“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。     

水稻吸收、运输锌及其籽粒富集锌的机制

 锌是人体必需而又易缺乏的营养元素。在粮食作物可食部位生物强化锌被认为是解决人体缺锌的最有潜力的途径。水稻根吸收锌可分为分泌麦根酸等根系分泌物将土壤颗粒中的金属离子活化和重金属转运蛋白把锌离子转运进植株根部两个过程,ZIP家族基因在后一过程中发挥重要作用。水稻锌在木质部中运输主要以离子态为主,也可同有机酸、尼克酰胺等配体协同运输。地上部锌通过韧皮部再转运到新生组织或装载进入籽粒,水稻韧皮部再转运能力是影响籽粒富锌的关键因素,而锌大量累积在糊粉层中或与植酸等结合后,大大降低了锌的生物有效性。研究粮食作物籽粒富锌机制,利用现代分子生物技术生物强化籽粒中的锌含量,对满足人类锌营养健康具有重要意义。综述了锌在植物体内的生理功能,水稻对锌的吸收、运输和再转运,锌装载进入籽粒,锌在植物体内的分布与赋存形态,以及锌在粮食作物中的生物强化等最新研究进展。     

硅和磷配合施入对水稻植株体内Cd含量的影响

以水稻为供试作物,通过盆栽试验研究硅和磷单独及配合施用对外源Cd污染土壤的改良作用。试验结果表明:向土壤中添加硅酸钠和磷酸二氢钠后,随单一改良剂用量的增加,水稻各部位镉含量呈现降低的趋势,且水稻对镉的吸收主要集中在根部,而向地上部位迁移降低。硅和磷单独及配合施用对水稻吸收Cd具有一定的抑制作用,降低水稻根、茎叶和糙米中Cd含量。     

不同品种水稻对镉累积特性研究

土壤重金属污染不仅影响农作物的生长,还会通过食物链危害人体健康。Cd污染是一种比较普遍的重金属污染,如何有效防治Cd污染一直是国内外学者讨论的热点。本文通过盆栽实验和水培实验相结合的方式,探讨不同品种水稻对Cd积累的差异情况,并探讨产生差异的原因,以期对有效治理Cd污染,与在低Cd污染土地上种植农作物的可能性提供理论依据。实验得出以下结论:在Cd污染环境下,大多数水稻品种的总生物量和籽粒产量均明显下降,说明Cd对水稻生长具有一定的毒害作用。同时,不同品种水稻在吸收Cd时存在显著的差异性,并且在水稻的各个部位的分布也明显不同,分配比例基本符合根系茎叶颖壳籽粒。     

叶面肥对农作物阻镉效应机制研究进展

叶面肥以其可溶性高、吸收好、缓解重金属吸收效果明显等优点而逐渐成为抑制作物吸收重金属研究的新热点。目前不同种类叶面肥对农作物的阻镉机理主要是通过拮抗吸收,抑制含镉的金属酶活性,降低作物的蒸腾效率以阻碍Cd的向上运输,促进抗氧化物质的形成,对重金属离子具有吸附及螯合作用,以及增加作物营养物质的叶面吸收从而增加作物胞内盐浓度以此抑制作物对根系环境及空气中重金属的吸收等。本文对此进行了综述。     

大、小麦对镉的吸收、运输及在籽粒中的积累

大、小麦是全球最重要的粮食作物 ,生产镉低积累量的大、小麦对人们的健康至关重要 ,因为镉易被大、小麦吸收并在其体内积累。大、小麦籽粒中镉的含量与众多因素有关。根部特性是决定植株吸收镉的关键所在 ,根部特性主要决定于品种特性。根系细胞壁对镉的固定、液泡对镉的钝化、木质部液中镉的向外运输以及镉在穗部韧皮部中再运输共同决定籽粒中镉的含量。本文阐述了镉在植物体内的吸收、运输以及在籽粒中的积累规律 ,并讨论了降低大、小麦籽粒中镉积累的育种与栽培途径     

Bio-accumulation and distribution of heavy metals in fibre crops (flax,cotton and hemp)

Flax, hemp and cotton, grown in industrially polluted region, were included in the present research. The experimental plots were situated at different distances (0.5 and 15 km) from the source of pollution—the Non-Ferrous-Metal Works (MFMW) near Plovdiv. We investigated the level of pollution and the way heavy metals enter the fibre crops, by taking soil and plant samples. The contents of heavy metals in plant materials (roots, stems, leaves, seeds, flowers) were determined after the method of the dry mineralization. The quantitative measurements were carried out with inductively-coupled plasma (ICP).A clearly distinguished species peculiarity exists in the accumulation of heavy metals in the vegetative and reproductive organs of flax, hemp and cotton. Flax is the crop that most strongly absorbs and accumulates heavy metals from the soil, followed by hemp and cotton. The distribution of the heavy metals along the plant axis of the studied crops seems to be selective, therefore their contents in flax and hemp are decreasing in the following order: roots>stems>leaves>seeds, while in cotton: leaves>seeds>roots>stems. A strongly exhibited tendency towards decrease of the contents of heavy metals in the fibre crops is observed as the distance from the NFMW increases.Flax and hemp are cultures, suitable for growing in industrially polluted regions—they remove considerable quantities of heavy metals from the soil with their root system and can be used as potential crops for cleaning the soil from heavy metals.     

Root Morphology and Anatomy Affect Cadmium Translocation and Accumulation in Rice

Paddy fields contaminated with cadmium (Cd) present decreased grain yield and produce Cd-contaminated grains. Screening for low-Cd-accumulating cultivars is a useful method to reduce the amount of Cd in the grains. The present study aimed to examine the roles of the root morphology and anatomy in Cd translocation and accumulation in rice plants. Twenty-two rice cultivars were used in the first experiment, after which two cultivars [Zixiangnuo (ZXN) and Jinyou T36 (JYT36)] were selected and used in subsequent experiments under hydroponic conditions. The results showed that there were significant differences in Cd concentrations in the shoots (ranging from 4 to 100 mg/kg) and the Cd translocation rates (shoot/root) (from 7% to 102%) among the 22 cultivars, and the shoot Cd concentration was significantly correlated with the Cd translocation rate of the 22 cultivars under 0.1 mg/L Cd treatment. Compared with cultivar ZXN, JYT36 had greater root Cd uptake and accumulation but lower shoot Cd accumulation and Cd translocation rate. The number of root tips per surface area of cultivar ZXN was greater than that of JYT36, while the average root diameter was lower than that of JYT36. Compared with ZXN, JYT36 had stronger apoplastic barriers, and the Casparian bands and suberin lamellae in the root endodermis and exodermis were closer to the root apex in both the control and Cd treatments, especially for suberin lamellae in the root exodermis with Cd treatments, with a difference of 25 mm. The results also showed that, compared with ZXN, JYT36 had greater percentages of Cd bound in cell walls and intracellular Cd but lower Cd concentrations in the apoplastic fluid under the Cd treatment. The results suggested that Cd translocation, rather than root Cd uptake, is a key process that determines Cd accumulation in the rice shoots. The root morphological and anatomical characteristics evidently affect Cd accumulation in the shoots by inhibiting Cd translocation, especially via the apoplastic pathway. It was possible to pre-screen low-Cd-accumulating rice cultivars on the basis of their root morphology, anatomical characteristics and Cd translocation rate at the seedling stage.     

不同氮素水平对重金属胁迫下紫茎泽兰生长及重金属吸收的影响

以紫茎泽兰为对象,采用水培法研究无氮、低氮、中氮、高氮4个氮素水平对Pb、Zn、Cu、Cd等4种重金属胁迫条件下紫茎泽兰生长和重金属吸收的影响。结果表明:低氮水平下,紫茎泽兰多数生长参数显著高于其他试验组;中氮水平下,紫茎泽兰POD、CAT、可溶性蛋白、可溶性糖、脯胺酸和叶绿素含量显著较高。低氮水平有利于紫茎泽兰根、茎和叶器官对Pb、Zn和Cd的吸收,试验组紫茎泽兰根器官中Pb、Zn和Cd累积量显著高于茎和叶。说明紫茎泽兰对重金属胁迫具有一定的抗逆性,低氮、中氮水平提高了紫茎泽兰对重金属的耐受性和吸收能力。可考虑将紫茎泽兰用于重金属污染的生态修复。     

水稻镉积累影响因素与低镉稻米生产策略

镉是一种生物毒性极强且分布广泛的重金属元素。农田中的镉不仅影响作物的生长发育,而且可通过食物链进入人体内,当富集到一定程度会危害人体健康。水稻是我国重要的粮食作物之一,在保障我国粮食安全中的地位举足轻重,但水稻同时也是对镉吸收和积累最强的大宗谷类作物之一。近些年“镉大米”事件在我国频繁发生,稻米镉污染已成为一个备受社会关注的严峻问题,治理稻米镉污染迫在眉睫。本文从低镉水稻品种筛选与培育、优化水分管理、调节土壤pH值、施用叶面阻隔剂等方面对稻米镉污染治理技术的研究进展进行了综述,旨在为技术的集成、推广和应用提供理论依据,同时为新技术的研发提供新的思路。     

水旱轮作稻田土壤与稻米重金属含量关联分析及健康风险评价

以成都平原区水旱轮作稻田土壤及稻米为研究对象,通过测定土壤及稻米中的重金属含量,采用单项污染指数法和内梅罗综合指数法对水稻田土壤污染程度进行分析评价,并采用健康风险评价模型对研究区成人和儿童的致癌和非致癌健康风险进行评价。结果表明,土壤镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、汞（Hg）的平均含量均大于该区域土壤背景值。Cd的单因子污染指数有85%的采样点达到警戒限值,最大值达1.57。内梅罗综合污染指数（P_N）为0.60,无污染,5种重金属元素的污染指数大小表现为Cd>Pb>Hg>Cr>As（砷）。土壤中Cd含量与全氮、有机质、速效钾含量显著正相关;土壤中Pb含量与碱解氮含量显著正相关,但与有效磷含量、pH值显著负相关;土壤中Hg含量与Pb、As含量之间呈显著正相关性,具有同源关系,呈复合污染。稻米中重金属含量均低于国家限量标准,无样品超标;稻米中Cd、Cr含量与土壤中Cr含量显著负相关,但稻米中Cd含量与土壤中Hg、As含量显著正相关。在经农作物摄入、手口摄入和皮肤接触三种暴露途径下6种重金属对成人和儿童的非致癌总风险指数分别为8.36和19.63。3种致癌重金属对成人和儿童的致癌风险指数均表现为Cd>As>Cr,对成人和儿童造成的致癌健康总风险分别为0.007和0.0178。研究结果显示,试验区域稻田土壤及稻米重金属之间存在一定的相关性,且重金属复合污染已给当地居民造成一定程度的健康风险,尤其对儿童的影响较大,以农作物摄入途径最为显著。As、Cr、Hg是构成该区域非致癌健康风险的主要元素,而As、Cr、Cd是构成该区域致癌健康风险的主要元素。     

三种蔬菜在2种硒含量土壤中对硒锌铅镉吸收规律的研究

采用盆栽试验,研究了叶用芥菜、大蒜和雍菜在富硒和低硒土壤中对硒和重金属(Pb、Cd、Zn)的吸收规律。结果表明:在富硒土壤中,大蒜、芥菜和雍菜各部位硒含量均高于低硒土壤的处理,其中,根部和可食部位分别是低硒土壤的1.6~2.6倍和1.1~4.5倍。3种蔬菜在两种土壤上的可食部位硒含量都表现出大蒜(0.029~0.143 mg/kg)芥菜(0.007~0.016 mg/kg)雍菜(0.002~0.007 mg/kg)的趋势,其中富硒土壤中大蒜和芥菜硒含量达到富硒标准(≥0.01mg/kg)。3种蔬菜的根部或鳞茎部位的硒含量均显著高于各自的茎或叶部位。蔬菜重金属含量与土壤重金属本底值呈正相关。3种蔬菜对Pb、Cd、Zn的吸收能力不同,植株的Pb含量高低顺序为雍菜芥菜大蒜,Cd含量高低顺序为大蒜芥菜雍菜,Zn含量高低顺序为芥菜大蒜雍菜,且在蔬菜不同部位的累积顺序均为根茎、叶。因此,生产安全且富硒蔬菜,需选择硒富集能力强且重金属吸收能力较低的蔬菜种类。本研究的结果表明,供试的3种蔬菜中,大蒜和芥菜具有较高的硒富集能力,可作为富硒蔬菜生产。     

Cd、Cr、Pb复合胁迫下小麦植株重金属的积累与分布

为了预测重金属复合胁迫对小麦的危害,采用溶液培养、田间土柱栽培等毒理试验方法,分析了小麦幼苗期及成熟期Cd、Cr、Pb在植株不同器官的富集,并对小麦受重金属胁迫的安全限量值进行了研究。结果表明,①Cd、Cr、Pb二元或三元胁迫条件下,小麦幼苗期植株各器官对重金属的富集浓度均极显著高于单一胁迫处理,说明复合胁迫加剧了重金属向小麦体内的迁移累积。成熟期小麦对Cd、Cr、Pb的富集比较依赖于土壤中相应Cd、Cr、Pb的浓度水平,其他两种重金属的协同作用在根系所占比例大约为5.09%～21.66%。②各器官中重金属的富集表现:幼苗期为根系>叶鞘>叶片,成熟期为根系>茎叶>籽粒。但幼苗期复合胁迫促进了重金属向地上部分的转移。③幼苗期植株各器官对重金属富集系数的大小为Cr>>Pb>Cd,表明幼苗期小麦根系对Cr的富集能力最强;植株地上部分的重金属平均富集量Cd为68.68%、Cr为51.63%、Pb为70.83%,说明Cd、Pb运输到地上部的能力较强。成熟期Cd在小麦地下、地上各器官的转移速率最快,Cr次之,而Pb转移到籽粒中去的量很少。