【摘要】：水稻作为我国的主要粮食作物之一,稻米Cd污染主要通过降低其品质和安全性,而直接影响到人类的身体健康。水稻对Cd的吸收和分配由于基因型的不同在种间和种内存在显著差异。因此,推广应用绿色、环保、安全的水稻品种,已成为解决Cd中轻度污染农田安全生产的关键。本研究选取前期通过水培与土培试验筛选出的5份潜在Cd安全亲本材料以及对Cd具有一定耐性且存在Cd吸收积累差异的其余51份水稻种质资源为研究对象,布置大田试验进行水稻Cd安全亲本材料的再次筛选。结合室内盆栽试验,通过分析Cd安全水稻亲本材料在生育后期对Cd的分配转运特征,并结合Cd的亚细胞分布特点及非蛋白巯基含量的变化,探讨限制水稻Cd安全亲本材料对Cd的吸收转运可能存在的机制。主要研究结果如下：(1)当大田土壤Cd含量为13.89 mg·kg-1时,56份水稻亲本材料糙米Cd含量的变幅为0.15-1.77 mg·kg-1,最大值与最小值相差达11.80倍,其中Cd含量最低为0.15 mg·kg-1,低于食品安全国家标准0.20 mg·kg-1。以糙米Cd含量为筛选指标筛选出了Cd低积累材料、普通材料和高积累材料3类,其中低积累材料糙米的平均Cd含量为0.20 mg·kg-1,显著低于普通材料(0.65 mg·kg-1)口高积累材料(1.57 mg·kg-1)。低积累材料糙米中Cd含量较低,与其向籽粒中较低的Cd分配转移能力有关。低积累材料糙米中Cd的分配量仅占地上部Cd积累总量的8.11%,远低于普通材料和高积累材料。通过大田试验筛选获得的低积累材料D62Bkg ha-1IRBN95-90和GR1u 17/ai TTP//lu 17_2的糙米Cd含量均低于食品安全国家标准(0.20 mg·kg-1),表明这3份材料可作为Cd安全亲本材料,为中轻度Cd污染农田水稻生产提供Cd安全种质资源。(2)在不同Cd处理条件下,水稻生育后期(孕穗期—成熟期)Cd安全亲本材料、普通材料和高积累材料的干物质产量及糙米产量均受到不同程度的抑制。其中Cd安全亲本材料受到的抑制作用最小,普通材料受到的抑制作用最明显,其糙米产量在16 mg·kg-1Cd处理下相较于0 mg·kg-1Cd处理降低了62.62%。Cd处理条件下不同水稻亲本材料各器官Cd含量随土壤Cd浓度(0-16mg·kg-1)的增加而升高,表现为Cd安全亲本材料地上部各器官Cd含量显著低于其它两类材料。三类水稻亲本材料体内Cd的分配表现为根茎叶穗,且Cd安全亲本材料根系中的Cd占整株Cd的比例(43.62-73.99%)显著高于普通材料(41.69-66.55%)和高积累材料(42.70-63.91%)。同时,当Cd处理浓度达1和4mg·kg-1时,Cd安全亲本材料的糙米Cd含量低于食品安全国家标准(0.20mg·kg-1),其它材料则在各个Cd处理条件下均存在Cd食物暴露风险问题。(3)三类水稻亲本材料的木质部Cd含量随Cd处理浓度的提高显著增加,其中以高积累材料的增加幅度最大。在孕穗期、抽穗期和灌浆期Cd安全亲本材料的木质部Cd含量在不同Cd处理条件下均显著低于普通材料和高积累材料,材料间差异在16mg·kg-1Cd处理条件下达到最大,其中Cd安全亲本材料D62B的木质部Cd含量在三个生育期仅为高积累材料R18的53.27%、55.96%和56.68%。在水稻生育后期,三类水稻亲本材料的木质部Cd含量与其穗的Cd含量呈极显著正相关性,表明水稻Cd安全亲本材料生育后期根系对Cd较强的固持能力和木质部对Cd较低的转运能力减小了后期籽粒中Cd的积累。(4)从亚细胞分布情况来看,Cd安全亲本材料D62B地上部的Cd主要分布在细胞壁(44.96-49.60%),普通材料Luhui17主要分布在可溶部分(42.20-53.93%)。两类水稻亲本材料地下部Cd的分布均表现为可溶部分(48.62-60.12%)细胞壁(30.99-52.38%)细胞器(0.00-9.52%),但D62B细胞壁所占的分配比例均显著高于Luhui17。表明D62B通过增加Cd在体内活性较低的组分中的分布,降低了Cd的移动性。Cd胁迫条件下,诱导了两类水稻亲本材料体内NPT的合成,且D62B体内的NPT含量在各个Cd处理条件下均显著高于Luhui17,材料间的差异在根系中更显著。当Cd处理浓度为1、4和16mg·kg-1时,D62B地下部NPT含量分别为Luhui17的1.40、1.28和1.38倍。Cd安全亲本材料中较高的NPT含量,与其较强的PCs合成相关。表明Cd安全亲本材料在根系中Cd诱导生成的PCs更多,与其形成Cd-PC复合物,降低了Cd向地上部运输能力,造成地上部Cd含量显著低于普通材料。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;S511
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