中外科学家为水稻降砷“解毒”

正中国和不少亚洲国家以稻米为主食,然而水稻具有富集有毒物质砷的能力,对人类健康构成威胁。中外科学家近日找到一种新办法,通过操控水稻基因降低砷含量,给水稻"解毒"。砷以无机砷和有机砷等多种形式存在,无机砷毒性较高。水稻在生长过程中会吸收土壤中的砷,因此对以稻米为主食的国家而言,降低水稻中的砷含量是一项重大课题。研究发现,水稻中的砷多是通过硅的转运蛋白lsi1和lsi2"混进"植物机体内的。以往,科学家采用使这组     

基于气象及土壤因素对连云港地区水稻区划的研究

连云港地区属于江苏省水稻区划的典型中熟中粳稻作区。此文主要从气象和土壤角度对该地区水稻生态环境,特别是降水、土壤盐分、土壤养份和质量、重金属污染等情况进行研究和分析,结果表明：（1）水分对水稻生长影响不大。（2）部分地区耕作层盐分较高,不利于水稻的生长和发育。（3）与20年前土壤普查相比,土壤质量发生了较大的变化。（4）土壤砷、镉、铬、铅和汞的单项污染指数P<1,污染分担率排序为：砷（36.07%）>铅（27.89%）>铬（14.54%）>镉（10.39%）>汞（8.52%）>铜（2.59%）,土壤主要以砷、铅污染为主。基于此,该地区水稻可进一步细分为四个亚区,这也为沿海稻区及相似地区水稻区划提供参考。     

砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻农艺性状及精米砷含量的影响

为探索缓解水稻砷毒害的农艺措施,选用耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012,研究水分管理、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤上水稻生长发育、产量及稻米砷含量的影响。结果表明,节水灌溉(干湿交替)和增施磷肥都明显促进水稻生长(包括分蘖数、总穗数、有效穗、根系干重、生物量)和产量形成,缓解砷胁迫对水稻生长和产量的不利影响,且水、磷交互作用也表现出明显的正效应。50 mg kg^-1砷处理时,节水灌溉显著降低精米砷含量,而增施磷肥提高了精米砷含量,水、磷交互效应明显比水分管理效应差,但比磷肥效应好得多;100 mg kg^-1砷处理时,节水灌溉和增施磷肥都明显降低精米中的砷含量,且二者交互表现出正效应。土壤加砷后,相同处理的生物学性状均为耐低磷水稻明显大于磷敏感水稻,而精米砷含量则为耐低磷水稻显著低于磷敏感水稻。研究表明,可以根据砷污染程度采取干湿交替水分管理、调节磷用量以及选择吸收磷能力强的耐低磷水稻品种等措施缓解砷污染对水稻生长、产量和品质的不利影响。     

不同水稻品种OsVDAC3及3个互作蛋白基因OsV3IP1-3表达模式分析

为研究OsVDAC3及互作蛋白基因OsV3IP1-3的表达模式,用生物信息学和定量PCR方法分析了水稻不育系‘粤泰A’(YTA)、保持系‘粤泰B’(YTB)和‘日本晴’(NIP)不同发育时期幼穗,四叶期根、鞘和叶中OsVDAC3和OsV3IP1-3的表达量。生物信息学分析表明在ATG上游含有21个与水稻生长发育及胁迫应答相关的顺式作用元件;RiceXPro和MSU Rice Genome Annotation Project水稻基因表达数据库分析结果表明在NIP中OsV3IP1只在幼苗表达,而OsVDAC3、OsV3IP2和OsV3IP3在整个生活周期都表达,但OsVDAC3在花药表达水平最高,OsV3IP2在生殖器官表达水平最高,OsV3IP3在嫩芽中表达量最高。定量PCR结果表明OsVDAC3和OsV3IP1-3基因在NIP、YTA和YTB 3个水稻品种中表达模式不同。OsVDAC3在YTB的1.5～4.0 cm幼穗表达水平非常高,OsV3IP1在3个品种的四叶期地上部都有非常高的表达,OsV3IP2和OsV3IP3在YTB和NIP中表达模式相似,而与YTA中差异明显。这些基因的表达模式与功能的关系有待进一步研究。     

赵方杰团队揭示“神出鬼没”甲基砷导致水稻旱青立病

<正>为什么有的稻田土壤会产生很多甲基砷?怎样才能把甲基砷赶走?近日,南京农业大学资环学院教授赵方杰团队针对稻田土壤驱动"砷出没"的主要微生物类群开展研究,发现水稻土淹水后其中的关键微生物类群硫酸盐还原菌会产生二甲基砷(DMAs),而产生的     

土壤中砷的污染及微生物修复技术

微生物修复技术通过降低土壤中有毒污染物或降解成无毒害物质,提高土壤活性,是应用于农业生产发展的一种生物修复技术。砷是一种重金属种类中含有毒的物质,严重影响土壤质量和安全。微生物修复法广泛应用于土壤污染重金属砷的修复中,本文从我国土壤重金属污染现状和土壤中砷的来源着手,介绍了砷对土壤的影响,阐述了微生物对土壤重金属砷的化学和物理的修复方法和机理,分析微生物修复技术的优缺点及其研究趋势,并对未来微生物技术的发展做了展望。     

紫云英还田对土壤养分和重金属含量的影响

为提高六合稻麦轮作土壤质量,2018—2020年采用绿肥还田方式,设计开展紫云英-水稻轮作田间定位试验。设计紫云英-水稻轮作、小麦-水稻轮作2个耕作模式处理,研究紫云英还田对稻田耕层土壤养分含量、重金属的影响。结果表明,与小麦-水稻轮作相比,紫云英-水稻轮作可有效增加土壤养分,包括土壤全氮、有机质、速效钾、交换性钙、有效硫、有效锰、有效锌、有效钼;同时可改善土壤结构,土壤容重从1.32 g/cm³降低到1.21 g/cm³;还可减缓土壤酸化,土壤从pH 6.36升高到pH 6.51;可降低土壤重金属总铬、总铅、总砷、总汞的污染。综合考虑,紫云英还田可以有效减少冬季麦田肥料用量,并提高土壤质量,是六合水稻种植区较好的施肥模式。     

小麦NIP蛋白的生物信息学分析

为了探讨小麦NIP蛋白的结构特征和性质差异,本研究通过生物信息学手段,鉴定了两条新的小麦NIP蛋白,并和两条已知的小麦NIP蛋白一起,进行了蛋白质氨基酸序列比对、基序、二级结构、跨膜结构以及亚细胞定位等相关分析。发现两条新的小麦NIP蛋白TaNIP1-2、TaNIP4-1,与已知的TaNIP2-1-LIKE、TaNIP2-2一样,均为脂溶性蛋白,且都具有6个跨膜结构域、N-末端和C-末端位于膜内等MIP蛋白结构共性。亚细胞定位分析结果表明,除TaNIP4-1定位于质膜外,其他3个小麦NIP蛋白均定位于内质网。Motif分析结果显示,除都含有MIP基序外,TaNIP1-2还含有BCHF基序和DUF 2 157基序。磷酸化位点预测分析结果显示,4个小麦NIP蛋白都未预测到磷酸化位点。本研究可为小麦NIP蛋白亚家族的研究和利用提供理论参考及分析依据。     

水稻吸收转运镉、砷的方式探析

当前,我国农田土壤重金属污染较为严重,农作物的质量安全问题备受关注。水稻是我国重要的粮食作物之一,其特殊的生长特性导致重金属镉和砷易在水稻籽粒中积累。文章综述了镉和砷由水稻根到籽粒的吸收转运方式,以期为解决我国水稻镉和砷污染提供参考。     

外源砷在3类土壤转化形态及其烟株中的分布

为探索外源砷在不同类型土壤中的形态转化状况以及对烟株吸收砷的影响,采用盆栽试验和化学分析相结合的方法,研究外源砷在红壤、紫色土、水稻土3种土壤中形态转化、分布特征以及烟株中砷的分布情况。研究结果表明,不同类型土壤中烟株对砷的吸附量具有显著差异性,说明土壤性质差异对烟株吸收富集砷具有较大影响。其中,红壤中烟株各个部位对砷的吸附率均最高,紫色土最低,说明砷在红壤中具有较高的活性。砷在烟株中的分布趋势为根＞下部叶＞中部叶＞上部叶＞茎。外源砷进入不同类型土壤后,残渣晶格态为主要赋存形态,与植物可吸收态比例相差不大,红壤中可交换态比例最高,紫色土最低;而紫色土碳酸盐结合态比例最高。各个形态分布在15天基本稳定,随着时间累积其他形态会有部分向残渣晶格态转移。     

不同灌溉方式和秸秆还田对水稻生长的影响

通过盆栽试验,研究在淹水和干湿交替两种灌溉方式下,秸秆翻耕还田和覆盖还田对水稻生长的影响及其原因。结果表明:淹水灌溉条件下秸秆还田使土壤pH降低,还原性有毒物质累积,降低土壤通气性,导致水稻根系泌氧能力降低,黑化程度增加,同时顶三叶叶面积降低、夹角变大,从而影响水稻生长后期的株高、干物质积累和物质转运;干湿交替灌溉能够有效缓解秸秆还田的负面影响,增加水稻后期干物质积累量和产量;两种灌溉方式下的覆盖还田方式在水稻根系活力、干物质积累量和产量等方面都优于翻耕还田。     

亚热带生态所发现协同调控水稻粒形、粒重和非生物耐逆性的重要基因

正据中国科学院通报,由该院亚热带农业生态研究所研究员夏新界领衔的科研团队在水稻粒型、粒重及非生物耐逆性调控功能基因研究中获得新进展。研究成果近期以"OsSGL,a novel pleiotropic stress-related gene enhances grain length and yield in rice"为题,发表在《科学报告》上。水稻是重要的粮食作物,水稻育种的首要目标是提高产量。非生物逆境(干旱、洪涝、高/低温、盐碱等)通常会严重影响到水稻的生长及产量,而水稻粒形则是与稻谷产量和稻米品质都直接相关的重要农艺性状之一。如何提高     

小麦秸秆全量还田下腐熟剂对下茬水稻产量及土壤的影响

旨在为稻麦轮作模式中秸秆全量还田提供有效配套措施,采用田间大区试验,开展了小麦秸秆全量还田配套腐熟剂研究。试验设3处理,分别为不施腐熟剂CK、施腐熟剂A和施腐熟剂B处理。结果显示腐熟剂A处理水稻比CK减产2.37%,B增产1.74%;A处理土壤速效NPK分别比CK增加了2.34mg/kg、1.00mg/kg和4.00mg/kg,铜、锌含量下降,砷含量上升3.03mg/kg;B处理速效NP分别比CK降低5.33mg/kg和6.47mg/kg,有机质减少3.66g/kg,铜、锌、砷含量均低于CK。腐熟剂A、B均可促进土壤微生物增殖,提升整体代谢活性,增加物种多样性指数;其中A处理细菌与真菌增加明显,而B对放线菌的促进更为明显。综合腐熟剂对水稻产量、土壤理化及微生物种群和代谢特征的影响,配套腐熟剂B更利于水稻产量和土壤健康。     

无机砷胁迫下苗期水稻的生理响应

探讨水培条件下,不同形态的无机砷(As2O3和HAsNa2O)4对苗期水稻生理特性的影响。结果表明,随着砷浓度的升高,水稻根和叶中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性受到了显著抑制,根中的抑制程度较叶中大;利用ICP—MS测定砷含量的结果表明,随着砷浓度的升高,水稻组织中砷含量增加,其根中砷含量的增加尤其明显。同时本研究还发现As(II)I的毒性大于As(V)。     

高砷硫铁矿周边农田土壤砷分布及真菌群落结构特征

本研究主要以高砷硫铁矿区周边农田中的真菌群落为研究对象,研究利用Miseq高通量测序技术系统分析矿区周边不同区域土壤中真菌的群落特征,通过本研究以明确矿区土壤真菌群落结构特征及其适应机制。结果表明:(1)砷、铁复合污染土壤可促使土壤真菌丰富度降低,而对土壤真菌多样的影响则表现为先促进后抑制;(2)砷、铁复合污染抑制土壤中Ascomycota(子囊菌门)代谢,促进Basidiomycota(担子菌门)代谢,而对Zygomycota(接合菌门)则表现为低浓度促进,高浓度抑制,对Fusarium(镰刀菌属)、Pseudallescheria(假霉样真菌属)、Cryptococcus(隐球菌属)也呈现"低浓度促进、高浓度抑制"作用;(3)砷、铁的复合物污染使土壤中真菌群落结构产生了明显差异,环境因子对土壤环境真菌群落结构差异影响大小依次为总砷、总铁。因此,在高砷硫铁矿的开采过程中对土壤中的真菌群落结构造成一定的影响,需对矿物及矿渣的堆放进行严格的管理以免对土壤中各种生物的生境造成严重破坏。     

土壤与植被间物质组成的协容特征——以稻田与水稻为例

土壤与植被总是相互作用、协同发展,其相互作用机制的研究对土壤和植被的管理都有重要意义。为了深入揭示土壤-作物系统中作物产量和品质的形成和维持的机制,为因地制宜实施土壤-作物系统的管理提供科学依据,根据土壤与植被间相互关系的研究文献,并以稻田-水稻为例,从稻田土壤养分与水稻的产量、品质以及元素信息这3方面的关系特征,阐述了稻田土壤与水稻主要特性间的协容特征。土壤类型和土壤养分的空间差异都会造成产量的差异,同时,不同的土壤类型由于营养元素的不同对稻米的各品质指标也有影响。近年来,学者们展开了利用元素指纹分析技术鉴别水稻产地的研究,虽然直接将水稻元素与当地土壤元素结合的研究较少,但已有研究表明水稻的元素信息带有该地区土壤的信息。因此,一方面,不同的土壤类型或养分状况会影响水稻的产量和品质,另一方面,水稻谷粒的元素组成又能反映出一定的土壤信息。这说明任何一个地区的稻田和水稻都有其特性,形成一个协容的系统。     

浅谈食品中总砷含量的测定及其注意事项

砷元素(As)及其化合物广泛存在于环境中。元素形态的砷不溶于水,因此几乎没有毒性。有毒性的主要是砷的化合物,其中三氧化二砷(As2O3)就是砒霜,剧毒。一般情况下,土壤、水、空气、植物和人体都含有微量的砷。     

珠三角地区大米中的镉砷污染现状及治理措施

作为我国对外开放的“南大门”,珠三角地区在经济快速发展的同时也出现了一系列的环境污染问题,尤其是土壤镉砷污染情况越来越严重[背景]。本文针对珠三角地区镉砷污染物的来源和污染现状,分析镉砷重金属在水稻体内的赋存形态以及迁移转化规律,对镉砷对人体健康危害的影响进行阐述,研究土壤性状、动物、微生物、植物等与镉砷之间的相互影响,并试图找出珠三角地区植物对镉砷的抵抗机制[结果]。综合前人的治理经验与措施,来提出自己的展望[方法],以期为珠三角大米镉砷污染状况进行较为透彻的阐述,并且为以后的治理措施提出部分建议参考,据笔者所知,这是第一次系统地阐述珠三角大米中镉砷污染状况和治理的文章[结论]。     

大气沉降对水稻各器官铅镉汞砷积累的影响

为了解大气沉降对水稻中重金属积累的可能影响,选择非污染和污染2种土壤,分别在工业区和农村等2种大气环境下开展露天种植与大棚种植对水稻各器官重金属积累的影响试验。结果表明,水稻中积累的重金属主要来自土壤,其各器官中铅、镉、汞和砷的积累量在污染土壤中明显高于非污染土壤;但试验区大气环境与种植条件对水稻茎叶和谷壳中重金属含量也有较大的影响,工业区生长的水稻茎叶和谷壳中重金属含量高于农村,露天种植的水稻茎叶和谷壳重金属含量高于大棚种植。工业区与农村之间、露天种植与大棚种植之间水稻根系和糙米中重金属含量差异不明显,说明大气污染对糙米中重金属的积累无显著的作用。     

苗期水稻吸收和转运砷的基因型差异研究

采用营养液培养的方法,研究了在根表无铁氧化物膜形成的情况下,苗期水稻对生长介质中三价砷和五价砷吸收及向地上部转运的基因型差异。水稻植株分别暴露在含20 mM五价砷和含五价砷、三价砷各10 mM的营养介质中14d,对水稻生物量的影响存在显著的基因型差异,在6个水稻基因型中,砷处理促进了根系的生长,但抑制了地上部的正常生长,只有基因型94D-22除外,2周的砷暴露对其生长虽然有抑制作用,但这种抑制效应并不显著;不同程度的砷暴露并没有对根中砷浓度、地上部砷浓度产生明显影响(94D-22除外),但基因型之间砷浓度的变化趋势与有铁膜形成时相比存在明显差异。营养液中三价砷和五价砷共存时,基因型94D-22茎叶中砷浓度最高（69.5 mg/kg）,是其他基因型的1.8~3.1倍,并且94D-22对砷的吸收能力和转移能力也最大,KY1360和94D-64对砷的转移能力最弱,这与有铁膜形成且经过整个生长季的水稻对砷吸收和转运能力的影响结果不同。