镉胁迫对不同水稻品种氮代谢关键酶活性和植株氮磷钾积累的影响

[目的]为了探明氮素代谢酶在水稻Cd耐性上的作用以及水稻Cd耐性的生理原因。[方法]以不同品种的中稻为研究对象,通过盆栽试验,探讨Cd胁迫对不同水稻品种分蘖期几种氮代谢关键酶活性和植株氮磷钾积累量的差异性。[结果]镉胁迫能够提高分蘖期水稻体内NPK含量,分别以深两优5867、甬优5550和武运粳27的提高幅度最高。同时,镉胁迫在一定程度上促进NR、GS、GOGAT活性的提高。就NR活性而言,镉胁迫明显促进黄华占和甬优538 NR活性的提高,对武运粳27、深两优5867、甬优5550影响不明显,但相互间的差异都没达到显著水平。而对于GS活性,以镉正常处理下GS活性较低的黄华占和武运粳27对镉胁迫最为敏感,镉胁迫促进GS活性的增加,且两处理间差异达到0.01显著水平,但对镉正常处理下GS活性较高的深两优5867和甬优5550表现出抑制作用,相互间差异不明显。镉胁迫下任一品种相互间GS差异并未达到显著水平。镉胁迫促进分蘖期水稻GOGAT活性的提高,其中以镉正常处理下GOGAT活性最低的武运粳27的增高幅度最大。[结论]镉胁迫会对水稻的生长发育不利,使其结实率下降,千粒重减少,导致水稻不同程度的减产。     

镉胁迫对不同水稻品种氮代谢关键酶活性和植株氮磷钾积累的影响

该研究以不同品种的中稻为研究对象,通过盆栽试验,探讨 Cd胁迫对不同水稻品种分蘖期几种氮代谢关键酶活性和植株氮磷钾积累量的差异性。结果表明：镉胁迫能够提高分蘖期水稻体内 NPK含量,分别以深两优5867,甬优5550和武运粳27的提高幅度最高。同时镉胁迫一定程度上也促进了 NR, GS,GOGAT 活性的提高。就 NR活性而言,镉胁迫明显地促进了以黄华占和甬优538NR活性的提高,对武运粳27,深两优5867,甬优5550影响不明显,但相互间的差异都没达到显著水平。而对于 GS活性,其中以镉正常处理下 GS活性较低的黄华占和武运粳27对镉胁迫最为敏感,镉胁迫促进了他们 GS活性的增加,且两处理间差异达到极显著。但对镉正常处理下 GS活性较高的深两优5867和甬优5550表现出抑制作用,但是相互间差异不明显。而且镉胁迫下的任一品种,相互间 GS差异并未达到显著水平。     

镉污染农田不同水稻品种对镉的积累特性

在大田试验环境下筛选籽粒镉（Cd）低积累水稻品种，为Cd污染农田安全利用提供技术指导。本试验研究14个水稻品种对Cd的富集、转运特征，并探讨了水稻不同生育时期的Cd积累规律。结果表明，供试水稻品种产量和籽粒Cd含量存在显著差异，综合这两个因素考虑，推荐种植的水稻品种为：甬优538、浙粳优6153、浙粳99、浙辐粳83、秀水121。供试水稻品种籽粒、秸秆的Cd含量的变化范围分别0.13~0.95 mg·kg^-1、1.39~3.84 mg·kg^-1，籽粒Cd的变差大于秸秆Cd，且秸秆的Cd富集能力大于籽粒，说明与Cd吸收能力相比Cd转运能力对籽粒Cd积累的影响更大。通过对籽粒Cd含量聚类将14个水稻品种分为低镉含量组、中镉含量组、高镉含量组。低镉含量组各部位的Cd富集系数和Cd转运系数均低于其他两组，说明低镉含量组水稻品种同时具有较低的Cd吸收能力和Cd转运能力。随着生育时期的推进，植株Cd含量不断提高。并且，齐穗期-成熟期不同类型水稻品种植株Cd含量差异较大，说明齐穗期-成熟期是植株Cd快速积累时期和影响籽粒Cd积累的关键时期。     

适于浙江省种植的镉低累积水稻品种筛选

推广应用镉(Cd)低累积水稻品种是解决我国南方镉轻度污染农田安全生产的重要途径。本研究连续2 a采用微区和小区试验分别比较了43个和6个水稻品种(系)对Cd累积的差异。结果表明,微区试验中,2 a稻米Cd含量相对偏差<20%的仅有8个,稻米Cd累积较低的品种有加33、南粳46、秀水137和甬优538;小区试验6个供试品种中,667 m²产量2 a均高于700 kg的品种为甬优538,稻米Cd含量低于0.1 mg•kg^-1的品种为甬优538和中浙优8号。甬优538为高产稳产、稻米Cd低累积水稻品种,适宜在浙江省镉低污染农田推广种植。     

镉污染下镉低累积水稻筛选及其吸收积累特征

试验选取当地种植的3种水稻(甬优17、黄华占、湘早籼),通过盆栽实验，在不同程度(0.51、0.81、1.87 mg·kg^-1)的镉污染处理下，比较不同品种水稻籽粒对Cd元素累积的差异及其转运特征，筛选出适合当地种植的Cd低积累水稻品种。结果表明，甬优17的产量高于其他两个品种水稻，在低Cd含量土壤中，产量为10 345.5 kg·hm^-2,分别是黄华占和湘早籼产量的1.08和1.14倍。甬优17品种籽粒中Cd含量为0.51 mg·kg^-1,分别比黄华占和湘早籼籽粒中Cd含量低53.98%、42.22%,并且其秸秆向稻米的转运系数较低。综合分析，甬优17对重金属Cd的吸收转运能力较弱，且具有良好的生长状况，为适宜浙江省义乌市受污染耕地种植的品种。     

不同水稻品种的镉吸收特性

选取浙江省绍兴、宁海、温岭三地,通过镉胁迫试验,研究4个水稻品种甬优538、春优84、嘉禾218和秀水134镉吸收积累特性。结果表明:4个水稻品种均表现出Cd低积累的特性,甬优538、春优84、嘉禾218、秀水134稻米Cd含量开始超标时所对应的处理中土壤Cd浓度分别为>1.41、1.41、0.91、0.52 mg·kg^-1。4个水稻品种稻米中的Cd含量与土壤Cd全量之间的关系可用直线回归方程拟合。不同水稻品种安全生产的土壤Cd临界值表现为甬优538>春优84>嘉禾218>秀水134,按土壤类型表现为黏质脱潜水稻土>涂泥渗育水稻土>涂泥潴育水稻土。试验所得水稻安全生产土壤Cd临界值略高于现行的土壤环境质量标准(GB 15618—1995)。     

不同水稻品种对Cd、Zn的积累特性

采用田间小区试验,研究20个水稻品种对Cd和Zn吸收、转运、积累的差异,及其稻米中的Cd/Zn,以期筛选出适合研究区域种植的Cd低积累品种,为受Cd污染耕地的安全利用和稻米安全生产提供技术支撑。结果表明,不同品种水稻对Cd的吸收和积累存在显著差异,水稻籽粒中的Cd含量范围在0.07~0.39 mg·kg^-1,有12个品种籽粒中的Cd含量低于国家限量标准值(0.2 mg·kg^-1)。常规稻品种秀水519籽粒中的Cd含量最低,其次为秀水03、嘉58,籽粒中的Cd含量均≤ 0.1 mg·kg^-1;杂交稻品种浙优18、甬优9和甬优12籽粒中的Cd含量相对最高,均超过0.3 mg·kg^-1。总体来看,常规稻品种籽粒中Cd含量相对较低,而杂交稻籽粒中Cd的含量较高。不同品种水稻籽粒中Zn含量变幅较Cd低,含量在16.9~26.6 mg·kg^-1。不同品种水稻籽粒Cd/Zn在0.002 8~0.020 1,仅有浙优18、甬优9、甬优12的籽粒Cd/Zn超过推荐值(0.015)。相关性分析表明,水稻籽粒中Cd/Zn与籽粒中Cd含量呈显著正相关。不同品种水稻的TF_G/R(水稻根向籽粒的Cd转运系数)和TF_G/S(水稻茎叶向籽粒的Cd转运系数)均随着籽粒中Cd含量的增加而增加。水稻籽粒中的Cd含量与TF_G/S和TF_G/R均呈正相关。     

镉胁迫下不同水稻品种镉的累积与产量差异比较（英文）

探讨在镉(Cd)胁迫下水稻植株内的镉含量,以及水稻不同部位镉累积情况,筛选出高耐镉性且高产的水稻品种。以不同粳稻和籼稻品种为研究对象,通过盆栽试验,在不加镉与镉胁迫2种处理下,探讨不同水稻品种收获期的C d含量,Cd累积情况。2种处理下水稻体内镉含量大致都为根茎叶谷壳籽粒,且镉主要集中在根部;镉在不同水稻品种内的累积与分布存在差异,尤其是镉在籽粒中的累积差异较大,8个中稻品种中籽粒镉含量以品种‘春优84’的增加幅度最低,表现出较低的镉累积能力;同时也表明镉胁迫下粳稻镉累积量高于籼稻;在镉胁迫处理下籼稻产量显著减少,而粳稻产量均增加。‘春优84’籽粒镉含量增幅最低,表现出显著的耐镉性,虽其产量有所影响,但从镉安全性考虑,可作为湖南省镉污染区域推广品种选用。     

硒对不同水稻幼苗镉胁迫的缓解作用及其对矿质营养的影响

采用水培试验,研究3μmol/L Se(亚硒酸钠)对杂交籼稻品种宜香2115(籽粒低Cd积累)和川谷优2348(籽粒高Cd积累)幼苗在不同浓度(0、0.1和1mmol/L)Cd胁迫下的缓解作用。结果表明:加Se显著增加了不同浓度Cd胁迫下2个水稻品种幼苗的生物量、叶绿素a含量,但川谷优2348叶绿素b含量下降;加Se可增加2个水稻品种体内抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽)含量,且川谷优2348的2种抗氧化物质含量均高于宜香2115,表现出品种间差异;在1mmol/L Cd胁迫下,Se主要通过促进川谷优2348合成更多的抗坏血酸和谷胱甘肽来提高对Cd的耐受性,而宜香2115主要通过Se促进植物螯合肽的合成来降低Cd的毒害;加Se能使幼苗维持较高的根部活力,从而降低遭受Cd胁迫伤害的程度;随着Cd胁迫程度增加,2个水稻品种幼苗地上部Cd含量显著上升,加Se可直接抑制2个水稻品种对Cd的吸收;在Cd胁迫下,Se能降低2个水稻品种地上部Ca、Zn含量,但对Cu、Mn含量变化的影响存在品种间差异,而Se对2个水稻品种根部矿质元素含量影响表现一致,即在Cd胁迫下根部Ca、Cu含量增加,Mn、Zn含量减少。     

Cd对不同品种水稻微量元素累积特性及其相关性的影响

采用土培盆栽试验方法,以东北地区大面积种植的32个水稻品种为试验材料,在土壤中未添加(0 mg·kg-1Cd)和添加Cd(5 mg·kg-1 Cd)的条件下,研究不同品种水稻籽粒、颖壳、茎叶和根系中Cd、Fe、Mn、Cu、Zn、Si几种微量元素的累积分布特征以及它们之间的相关关系.结果表明,几种微量元素在根系和茎叶中的含量大于籽粒和颖壳,其中Cd、Fe在根系和茎叶中的累积远远高于其他元素.水稻不同部位各微量元素之间大多数表现为正相关关系,加Cd处理后元素之间的相关性变得更明显,尤其是籽粒中Cd与其他元素之间从未加Cd时不相关到加Cd后达到极显著相关水平.从微量元素含量来看,3号品种(越路早生)籽粒中Cd和其他有益微量元素含量相对较低,而8(千重浪-1)和27(吉03-2843)号品种含量较高.从营养价值和食品安全角度综合考虑,在无污染的农田土壤上,宜选择3、8、27号作为理想的水稻品种.     

水稻对镉的吸收转运与耐性的关系研究

[目的]明确了水稻品种耐Cd能力与体内分布的关系。[方法]采用水培法对江苏地区10个水稻品种对镉(Cd)的吸收转运和耐性特点进行了比较。[结果]不同水稻品种耐Cd能力和体内分布存在显著差异。特优559的地上部生长受Cd抑制最大,而镇稻8号没有受到Cd处理的影响。扬辐粳7号的地上与地下部Cd浓度比(S/R)最大,而K优818的S/R值最低。水稻的吸收转运和耐性之间没有直接的联系。按照水稻对Cd的耐性指数和冠根比进行聚类分析,可将10个品种分为4类:①Cd转运多且耐性弱(扬辐粳7号和特优559);②转运较少但耐性较弱(两优培九和苏优22);③转运少且耐性较强(Ⅱ优838、K优818和武运粳7号);④转运较多但耐性强(宁粳1号、镇稻8号和86优8)。[结论]该研究为筛选同时具有低Cd含量和高Cd耐性特点的水稻品种提供依据。     

秧苗富锌对不同水稻品种镉积累及相关转运基因的影响

【目的】 秧苗富锌是发挥水稻锌-镉拮抗效应的一种新模式,研究不同水稻品种对秧苗富锌降镉效应的响应差异及潜在机制,为该模式的推广应用奠定基础。【方法】 选择武运粳21号、浙粳优1578、黄华占、徽两优丝苗等4个品种开展水培富锌和盆栽验证试验,研究不同品种锌富集的动态特征及移栽后水稻组织对镉的吸收转运差异,通过分析根系相关镉转运基因的表达状况探究秧苗富锌降镉效应的种间差异机制。【结果】 锌培养对水稻秧苗的生长发育无明显影响,但不同品种幼苗锌富集能力差异明显,浙粳优1 578幼苗锌积累量（230 μg/株）最高,武运粳21号次之（124 μg/株）,黄华占和徽两优丝苗相对较低（85.1—95.0 μg/株）。浙粳优1578幼苗根系镉转运基因对富锌较为敏感,OsZIP7表达下调48.7%,OsZIP1表达上调81.3%;武运粳21号幼苗根系OsIRT1和OsZIP7表达分别下调35.9%和35.0%,OsZIP1表达上调31.1%;而黄华占和徽两优丝苗幼苗根系镉转运基因对富锌较不敏感。秧苗富锌使分蘖期武运粳21号根系和茎叶镉浓度分别下降26.7%和36.7%;浙粳优1578根系和茎叶镉浓度分别下降32.0%和40.0%,根系-茎叶镉转运系数显著下降12.0%。秧苗富锌使武运粳21号、浙粳优1578和黄华占糙米镉含量分别下降37.5%、36.7%和25.3%,而对徽两优丝苗糙米镉含量无明显影响,表明秧苗富锌对水稻降镉效应存在明显的种间差异。相关分析显示,糙米Cd浓度与茎叶Cd浓度呈显著正相关,而茎叶Cd浓度与根系和茎叶Zn浓度呈显著负相关,表明水稻内部Zn、Cd拮抗作用明显。根系和茎叶Zn浓度均与OsZIP7和OsIRT1的相对表达量呈显著负相关,与OsZIP1的相对表达量呈显著正相关关系,表明秧苗富锌主要通过调控根系OsZIP1、OsZIP7和OsIRT1的表达,从而间接影响糙米镉含量。【结论】 不同品种幼苗根系镉转运基因对富锌的响应差异明显,浙粳优1578和武运粳21号较为敏感,故而糙米镉含量下降幅度高于其他品种。     

酸性土壤背景下不同品种水稻对镉的吸收差异分析

以池州市贵池区某一矿山周围遭受到镉（Cd）污染的酸性土壤为背景,选用24种水稻进行大田试验,比较分析不同品种水稻对Cd吸收累积的差异,以期筛选出适合当地种植的Cd低积累水稻品种,为农用地安全利用提供品种依据。结果表明：1）不同水稻之间的根部、茎叶和籽粒的Cd含量差异显著,但每个品种的Cd含量分布均呈现出根部>茎叶>籽粒的规律;2）运用系统聚类分析发现荆占一号、隆稻3号、鄂中6号、荃早优406和梦两优丝苗这5种水稻与其他水稻相比,对Cd的吸收能力最弱;通过内梅罗综合污染指数分析发现,梦两优丝苗的污染指数显著低于其他品种,位于农产品安全警戒线内,对Cd的累积能力最弱;3）通过比较24种水稻对Cd的富集系数、转运系数和相关性分析发现,水稻籽粒Cd含量与籽粒富集系数、茎叶向籽粒转运系数显著正相关,与根部向地上部转运系数相关性不显著,梦两优丝苗的茎叶向籽粒的Cd转运系数以及籽粒富集系数均显著低于其他品种,呈现出Cd积累特性。综上,发现籼型两系杂交水稻梦两优丝苗可以作为本区域Cd低积累水稻品种进行种植。     

大田生产条件下不同品种水稻植株中镉的分布特点

通过4个水稻品种在大田生产条件下的试验,研究分析了水稻植株Cd积累和分布的特点。结果表明,水稻的根系是吸收Cd的主要器官,也是Cd的主要储存场所,无论在水稻分蘖期还是成熟期都很明显;在水稻成熟期,籽粒(糙米)中Cd的含量显著地低于其他器官,水稻植株器官中Cd的分布情况大致为:根>鞘>叶>茎>糙米,但随着品种的不同而有所变化;根据4个水稻品种在成熟期的植株Cd积累量的分析,9311是植株高累积Cd的水稻品种,Jia-48和Jia-51的糙米中Cd的积累很低;水稻品种间对于Cd的吸收和累积能力有显著的差异,但水稻类型间(粳稻与籼稻间)Cd含量没有显著差异,因此不能按照水稻类型来选育糙米中低Cd积累品种,应针对品种选育出糙米中低Cd积累的高产优质水稻品种。     

镉砷复合污染条件下镉低吸收水稻品种对镉和砷的吸收和累积特征

为探索镉(Cd)、砷(As)复合污染稻田下不同水稻品种对Cd、As的吸收和累积特征,选取4个低Cd吸收品种(金优463、金优268、金优433和株两优189)和2个当地主栽品种(五丰优111和马坝油毡),在广东韶关红壤区Cd、As复合污染稻田开展大田试验,调查和测定水稻的生长状况以及对Cd、As的吸收与转运情况。结果表明,参试6个水稻品种产量存在显著差异,2个当地主栽品种产量显著高于4个低Cd吸收品种。当地主栽品种马坝油毡籽粒Cd含量显著高于其他品种且超过国家污染物限量标准值(0.2 mg·kg~(-1)),其余品种Cd含量均未超标;6个品种As含量均超过国家标准值(0.2 mg·kg~(-1)),其中金优268籽粒Cd、As含量均为最低值,分别为0.05、0.31 mg·kg~(-1)。相关分析表明,品种间对Cd、As的富集能力和各部位的转运能力存在差异,其中低Cd吸收品种体内Cd从颖壳向籽粒的转运能力较低。因此,为同时降低Cd、As复合污染土壤中水稻籽粒Cd、As含量,在开展低重金属吸收品种选择研究时,需要同时考虑低Cd和低As两种因素。     

海藻酸钠寡糖对水稻生长发育、产量及镉吸收分布的影响

采用盆栽试验,研究了海藻酸钠寡糖对水稻生长发育、产量及镉(Cd)吸收分布的影响。结果显示:在Cd胁迫条件下,施用海藻酸钠寡糖的水稻功能叶片在各生育期的SPAD值及在开花期的净光合速率均较Cd胁迫单独处理有所提高,成熟期水稻的总生物量、经济系数和耐性指数也显著增加,且水稻株高、有效穗数、穗长、穗粒数、千粒重和产量分别较Cd胁迫单独处理增加了2.23%、9.78%、4.99%、5.30%、3.55%和16.82%。在Cd胁迫条件下,施用海藻酸钠寡糖的水稻根中的Cd含量较Cd胁迫单独处理增加了10.61%,而茎、叶和籽粒中的Cd含量分别降低了2.34%、1.98%和3.77%,且茎、叶和籽粒中Cd的转移系数也显著下降。上述结果表明海藻酸钠寡糖可促进Cd胁迫下水稻的生长发育,并抑制Cd从根部向地上部的运输。     

海藻酸钠寡糖对水稻生长发育、产量及镉吸收分布的影响

采用盆栽试验,研究了海藻酸钠寡糖对水稻生长发育、产量及镉(Cd)吸收分布的影响。结果显示:在Cd胁迫条件下,施用海藻酸钠寡糖的水稻功能叶片在各生育期的SPAD值及在开花期的净光合速率均较Cd胁迫单独处理有所提高,成熟期水稻的总生物量、经济系数和耐性指数也显著增加,且水稻株高、有效穗数、穗长、穗粒数、千粒重和产量分别较Cd胁迫单独处理增加了2.23%、9.78%、4.99%、5.30%、3.55%和16.82%。在Cd胁迫条件下,施用海藻酸钠寡糖的水稻根中的Cd含量较Cd胁迫单独处理增加了10.61%,而茎、叶和籽粒中的Cd含量分别降低了2.34%、1.98%和3.77%,且茎、叶和籽粒中Cd的转移系数也显著下降。上述结果表明海藻酸钠寡糖可促进Cd胁迫下水稻的生长发育,并抑制Cd从根部向地上部的运输。     

镉轻度污染农田的水稻品种筛选

本研究通过在丽水市莲都区轻中度镉污染农田开展3 a的水稻品种种植试验,以筛选适用于该地区镉轻度污染稻田安全生产的水稻品种。结果表明,在供试的14个水稻品种中,除甬优9号(糙米镉含量0.222 mg·kg^-1)外,其余水稻品种糙米镉含量为0.004~0.148 mg·kg^-1,均低于《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762—2017),满足试验区轻度污染稻田安全生产需求。水稻品种甬优362、甬优1540、甬优538等适用于丽水市莲都区且籽粒镉累积具有相对较低和稳定的特性,具有较高的推广利用价值。     

水分管理对不同水稻品种稻米镉含量的影响

为研究水分管理对于不同水稻品种间稻米Cd含量的影响,进而筛选出适宜本地区种植的Cd低积累水稻品种,同时为寻求降低稻米Cd含量的大田水分管理技术提供科学依据,利用大田试验研究不同水分管理方式对11个水稻品种稻米镉含量的影响。结果表明,不同水分管理模式下,生育期淹水能够极显著降低稻米镉含量,同时对产量的影响不显著,甬优15相对于其他10个品种属于镉高积累品种,生育期淹水处理对降低泰两优1413的镉含量吸收效果最为明显。     

不同类型粳稻品种产量表现及土壤肥力同化能力差异试验初报

为探索各类型晚稻品种的产量表现及其土壤肥力同化能力的差异,对籼粳杂交稻、粳粳杂交稻、常规粳稻三种类型5个晚稻品种进行无肥栽培比较试验。结果表明,在无肥栽培条件下,"甬优12号"产量最高,其次是"甬优13号"和"甬优538","宁81"产量最低;土壤肥力同化能力从高到低依次是籼粳杂交稻、粳粳杂交稻、常规粳稻。