【摘要】：水稻作為我國的主要糧食作物之一,稻米Cd污染主要通過降低其品質(zhì)和安全性,而直接影響到人類的身體健康。水稻對Cd的吸收和分配由于基因型的不同在種間和種內(nèi)存在顯著差異。因此,推廣應(yīng)用綠色、環(huán)保、安全的水稻品種,已成為解決Cd中輕度污染農(nóng)田安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。本研究選取前期通過水培與土培試驗篩選出的5份潛在Cd安全親本材料以及對Cd具有一定耐性且存在Cd吸收積累差異的其余51份水稻種質(zhì)資源為研究對象,布置大田試驗進行水稻Cd安全親本材料的再次篩選。結(jié)合室內(nèi)盆栽試驗,通過分析Cd安全水稻親本材料在生育后期對Cd的分配轉(zhuǎn)運特征,并結(jié)合Cd的亞細胞分布特點及非蛋白巰基含量的變化,探討限制水稻Cd安全親本材料對Cd的吸收轉(zhuǎn)運可能存在的機制。主要研究結(jié)果如下：(1)當(dāng)大田土壤Cd含量為13.89 mg·kg-1時,56份水稻親本材料糙米Cd含量的變幅為0.15-1.77 mg·kg-1,最大值與最小值相差達11.80倍,其中Cd含量最低為0.15 mg·kg-1,低于食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)0.20 mg·kg-1。以糙米Cd含量為篩選指標(biāo)篩選出了Cd低積累材料、普通材料和高積累材料3類,其中低積累材料糙米的平均Cd含量為0.20 mg·kg-1,顯著低于普通材料(0.65 mg·kg-1)口高積累材料(1.57 mg·kg-1)。低積累材料糙米中Cd含量較低,與其向籽粒中較低的Cd分配轉(zhuǎn)移能力有關(guān)。低積累材料糙米中Cd的分配量僅占地上部Cd積累總量的8.11%,遠低于普通材料和高積累材料。通過大田試驗篩選獲得的低積累材料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國家標(biāo)準(zhǔn)(0.20 mg·kg-1),表明這3份材料可作為Cd安全親本材料,為中輕度Cd污染農(nóng)田水稻生產(chǎn)提供Cd安全種質(zhì)資源。(2)在不同Cd處理條件下,水稻生育后期(孕穗期—成熟期)Cd安全親本材料、普通材料和高積累材料的干物質(zhì)產(chǎn)量及糙米產(chǎn)量均受到不同程度的抑制。其中Cd安全親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顯,其糙米產(chǎn)量在16 mg·kg-1Cd處理下相較于0 mg·kg-1Cd處理降低了62.62%。Cd處理條件下不同水稻親本材料各器官Cd含量隨土壤Cd濃度(0-16mg·kg-1)的增加而升高,表現(xiàn)為Cd安全親本材料地上部各器官Cd含量顯著低于其它兩類材料。三類水稻親本材料體內(nèi)Cd的分配表現(xiàn)為根莖葉穗,且Cd安全親本材料根系中的Cd占整株Cd的比例(43.62-73.99%)顯著高于普通材料(41.69-66.55%)和高積累材料(42.70-63.91%)。同時,當(dāng)Cd處理濃度達1和4mg·kg-1時,Cd安全親本材料的糙米Cd含量低于食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)(0.20mg·kg-1),其它材料則在各個Cd處理條件下均存在Cd食物暴露風(fēng)險問題。(3)三類水稻親本材料的木質(zhì)部Cd含量隨Cd處理濃度的提高顯著增加,其中以高積累材料的增加幅度最大。在孕穗期、抽穗期和灌漿期Cd安全親本材料的木質(zhì)部Cd含量在不同Cd處理條件下均顯著低于普通材料和高積累材料,材料間差異在16mg·kg-1Cd處理條件下達到最大,其中Cd安全親本材料D62B的木質(zhì)部Cd含量在三個生育期僅為高積累材料R18的53.27%、55.96%和56.68%。在水稻生育后期,三類水稻親本材料的木質(zhì)部Cd含量與其穗的Cd含量呈極顯著正相關(guān)性,表明水稻Cd安全親本材料生育后期根系對Cd較強的固持能力和木質(zhì)部對Cd較低的轉(zhuǎn)運能力減小了后期籽粒中Cd的積累。(4)從亞細胞分布情況來看,Cd安全親本材料D62B地上部的Cd主要分布在細胞壁(44.96-49.60%),普通材料Luhui17主要分布在可溶部分(42.20-53.93%)。兩類水稻親本材料地下部Cd的分布均表現(xiàn)為可溶部分(48.62-60.12%)細胞壁(30.99-52.38%)細胞器(0.00-9.52%),但D62B細胞壁所占的分配比例均顯著高于Luhui17。表明D62B通過增加Cd在體內(nèi)活性較低的組分中的分布,降低了Cd的移動性。Cd脅迫條件下,誘導(dǎo)了兩類水稻親本材料體內(nèi)NPT的合成,且D62B體內(nèi)的NPT含量在各個Cd處理條件下均顯著高于Luhui17,材料間的差異在根系中更顯著。當(dāng)Cd處理濃度為1、4和16mg·kg-1時,D62B地下部NPT含量分別為Luhui17的1.40、1.28和1.38倍。Cd安全親本材料中較高的NPT含量,與其較強的PCs合成相關(guān)。表明Cd安全親本材料在根系中Cd誘導(dǎo)生成的PCs更多,與其形成Cd-PC復(fù)合物,降低了Cd向地上部運輸能力,造成地上部Cd含量顯著低于普通材料。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X53;S511

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本文編號：2771006