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OsNramp5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OsNramp5变异影响水稻生长发育的研究中,结论并不一致。系统了解OsNramp5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OsNramp5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OsNramp5基因突变选育低Cd积累水稻品种提供参考。     

水稻镉胁迫响应机制及防控措施研究进展

土壤镉污染是日益严重的环境问题之一。水稻是镉吸收能力最强的大宗谷类作物。水稻对镉的积累及向食物链的转移给人类健康带来威胁。近年来在水稻对镉的吸收和积累过程及其影响因素方面的研究取得了一系列重大进展。本文从镉对水稻种子萌发、生长和发育、产量的影响;土壤中镉的活化、木质部装载运输、韧皮部向籽粒转移三个过程的生理与分子机制以及品种选育、土壤修复、农艺调控等防控措施三个方面进行了综述。以期为水稻镉胁迫相关研究提供理论参考,并为制定降低稻米镉含量的有效策略提供依据。     

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。     

“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。     

镉毒害对水稻生理生态效应的研究进展

镉是植物生长的非必需元素,它具有很大的生物毒性,与其它重金属相比,更易被植物吸收积累。在参考大量文献资料的基础上,综述了镉(Cd)毒害引起水稻的部分生理生化特性,以及镉在水稻体内的吸收、分布和转运积累动态,并讨论了生产低镉或无镉污染的水稻途径。     

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。     

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。     

杂交水稻珞优八号在福建建瓯作经后稻高产栽培技术

珞优8号是由中国工程院院士,武汉大学生命科学院朱英国教授用"珞红3A"和自有恢复系"8108"杂交选育而成的三系杂交水稻新组合,2007年通过国家农业部评审委员会审定.介绍了珞优八号在福建省建瓯市作经后稻栽培的种植表现及高产栽培技术.     

不同基因型水稻镉吸收差异及镉对水稻的影响研究进展

研究镉对水稻污染的生理生物学的作用机制,筛选富镉或低吸镉的水稻基因型品种对保护生态环境和生产绿色食品都具有重要的理论意义和实用价值。综述了稻田镉污染的现状、危害,水稻镉吸收积累差异以及镉对水稻生长发育的影响等方面的研究成果,并提出了今后的研究方向。     

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。     

综合降镉（VIP）技术对降低糙米镉含量的影响研究

以镉低积累型水稻品种湘晚籼12号为试验材料，采用随机区组设计，于2013年在长沙、衡南、湘潭和湘阴的12个试验点，比较了以VIP技术（V，Variety，选用低镉型水稻品种；I，Irrigation，优化水分管理；P，土壤pH值，施用石灰以提高土壤pH值）为主的5种控制技术在不同成土母质和土壤污染程度下的应用效果。结果表明，5种控制技术在各试验点的总效应中，以“VIP+Se”和“VIP+Se+Bi”的处理效果最为明显，其糙米镉含量均为0.15 mg/kg，与对照相比降镉效果显著。     

敲除OsNramp5基因创制低镉优质粳稻新材料的应用评价

【目的】探究在粳稻中敲除Os Nramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响，为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术，在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除，结合标记辅助选择，获得了无外源基因的Os Nramp5敲除突变系，考查其产量和品质性状变化特征，以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T0代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株，设计开发了其中3种突变型的特异分子标记，进而结合标记辅助选择，在各植株的T2代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比，无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中，敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46；敲除系的株高略微下降，穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降，但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照，蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照，导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照，但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高...     

温度对不同水稻品种糙米镉(Cd)含量的影响

本研究以不同早晚稻品种为试验材料,重点研究温度对不同耐镉型水稻品种糙米镉含量的影响,以期为不同耐镉型水稻品种糙米Cd积累的影响机理提供一定科学依据。结果表明,对于4种不同耐镉型品种,早晚稻稳定型品种在不同温度下糙米镉含量的变化幅度均明显低于变异型品种,早稻的变异型品种(S6)在不同温度与处理时期间差异达5.29倍,分别比稳定型品种S1、S5、S4增加67.4%、12.8%、181.4%,晚稻变异型品种(K11)的差异达4.04倍,分别比稳定型品种K2、K33、K7增加50.2%、78.8%、160.6%。综合多个试验品种糙米镉含量表现可见,分蘖期及灌浆期是温度影响水稻对镉吸收的敏感时期;生育前期低温处理及生育后期高温将促进水稻籽粒对镉的积累。     

M1TDS技术及镉低积累杂交水稻亲本创制与组合选育

"镉大米"问题是当下中国南方水稻产业发展急需解决的重大问题,培育镉低积累水稻品种是解决该问题最直接、最经济的方法.本研究开发了一项高通量靶向鉴定理化诱变M1代突变及获取突变体的技术(M1 generation targeted deep sequencing technology,M1TDS技术).利用M1TDS技术,...     

秩次分析法在低镉水稻品种筛选中的应用

以参加湖南省低镉水稻品种筛选试验的31个早稻品种为材料,将这些品种种在15个盆栽试验环境点,获得稻米镉含量数据,使用非参数统计方法-秩次分析法,对参试品种的稻米镉含量及其稳定性进行综合分析与评价,以筛选具有稳定低镉性状的早稻品种。结果表明,品种v20(两优早17)和v23(株两优706)属于稻米低镉性能和镉含量稳定性均较好的品种,适合一般污染区大面积种植;秩次分析法适用于低镉水稻筛选试验中品种低镉性能和镉含量稳定性评价,是一种实用、可行的数据处理方法。     

一种新的水稻香味基因功能标记的开发与应用

香味是影响稻米品质的一个重要性状,Badh2基因突变是水稻产生香味的主要原因,水稻香味产生主要有Badh2基因第2、4、5、7、8外显子突变类型,其中研究最多的是第7外显子突变类型.为了提高水稻香味性状检测的准确性、安全性和效率,本研究根据水稻Badh2基因突变(第7外显子8 bp缺失、3 bp突变)的序列设计开发了3...     

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     

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。