生态学杂志Chinese Journal of Ecology2013，32（12）：3219－3225
镉胁迫对不同基因型水稻生长及矿质
营养元素吸收的影响*
陈京都1，2何理1许轲1戴其根1＊＊郭保卫1张洪程1霍中洋1魏海燕1（1扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室，江苏扬州225009；2扬州市农产品质量监督检测中心，江苏扬州225101）
摘要选择5种代表性的不同基因型水稻，研究了Cd胁迫对水稻的生长发育、产量及其
构成因素以及Ca、Mg、P和K等矿质营养元素吸收的影响。结果表明：Cd胁迫显著降低了
水稻的产量、穗数和结实率，但粒重受影响不显著。Cd胁迫抑制了各生育时期干物质的生
产和积累，主要表现在生育前中期，随着生育进程抑制作用逐渐减弱。Cd胁迫对水稻生长
发育的影响存在显著基因型差异，汕优63和秀水63受Cd影响程度小，耐Cd性强，为Cd
耐性品种，两优培九、甬优8号和扬稻6号受Cd影响程度大，耐Cd性弱，为Cd敏感性品
种。Cd胁迫促进了Ca的吸收，抑制了Mg、P和K的吸收，同时也影响了其在地上部各器
官的分配和积累，且存在着基因型的差异。与CK相比，Cd耐性品种Ca含量增加幅度较
Cd敏感性品种大，而在Mg、P和K中没有出现类似的现象，由此可以推断，水稻耐Cd性可
能与Ca元素代谢存在一定的关系。
关键词水稻；Cd；基因型；生长；矿质营养元素
中图分类号Q945文献标识码A文章编号1000－4890（2013）12－3219－07
Growth and nutritional element absorption of different rice genotypes under cadmium
stress．CHEN Jing-du，HE Li，XU Ke，DAI Qi-gen＊＊，GUO Bao-wei，ZHANG Hong-cheng，
HUO Zhong-yang，WEI Hai-yan（1Innovation Center ofＲice Cultivation Technology in Yangtze
Valley，Ministry of Agriculture/Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Prov-
ince，Yangzhou University，Yangzhou225009，Jiangsu，China；2Yangzhou City of Agricultural
Products Quality Supervision and Inspection Center，Yangzhou225009，Jiangsu，China）．Chinese
Journal of Ecology，2013，32（12）：3219－3225．
Abstract：A pot experiment was conducted to study the effect of Cd on growth and absorption of
Ca，Mg，P，and K of five different rice genotypes（Xiushui63，Yongyou8，Yangdao6，Liangy-
oupeijiu and Shanyou63）．Cd was added into soil at two levels，i．e．0（CK）and25mg·kg－1．
The result showed that the yield，panicle number and filled spikelet rate reduced significantly un-
der Cd stress，but the reduction of grain weight was not significant．The effect of Cd stress on re-
straining the production of biomass mainly occurred in the early period，and weakened gradually
during the growing process．The Cd effect was different among the different rice genotypes．The
growth of Shangyou63and Xiushui63was less affected by Cd while the growth of Liangyoupei-
jiu，Yongyou8and Yangdao6was affected a lot．The effect of Cd stress on the absorption of
mineral nutrients in different aboveground organs was also observed．When exposed to Cd stress，
the absorption of K，P and Mg was lowered，but the absorption of Ca was increased．In addition，
under Cd stress the distribution and accumulation of Ca，Mg，P and K in different aboveground
organs was also affected to variable extents in the different rice genotypes．Compared with CK，
the increase in Ca concentration in the Cd-tolerant variety was more than that of the Cd-sensitive
variety，and such a phenomenon was not observed for Mg，P and K．This indicated that the re-
sistance of rice to Cd may be related to Ca metabolism．
Key words：rice；cadmium；genotypes；growth；nutritional elements．
*江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（CXZZ11_0983）、“十二五”国家科技支撑计划粮食丰产科技工程项目（2011BAD16B03）、江苏省农产品质量安全产地适宜性评价、江苏高校优势学科建设工程项目和公益性行业（农业）科研专项（201303102）资助。
＊＊通讯作者E-mail：qgdai@yzu．edu．cn
收稿日期：2013-04-16接受日期：2013-09-07
镉（Cd）是生物毒性最强和分布最广的重金属元素之一，是公认的对人类最具有威胁的重金属元素。土壤资源的不合理利用，使大量Cd进入到农田生态系统中，导致Cd污染日益严重。据报道，我国Cd污染农田面积已超过28万hm2，每年Cd含量超标的农产品多达14．6亿kg，严重危害了农业生产和人类的健康（崔玉静等，2003；He et al．，2006；黄冬芬等，2008）。水稻是我国重要的粮食作物，又是容易吸收和富集Cd的植物，据报道，我国市售大米约有10%Cd含量超标（甄燕红等，2008），因此研究水稻Cd污染具有重要的意义。Cd胁迫下水稻的生长发育等活动会受到影响，最终表现在生长量、产量以及代谢活动等方面，并存在显著的基因型差异（Liu et al．，2000；Yu et al．，2006）。Cd胁迫会导致细胞质膜的透性发生变化，影响矿质营养元素的吸收，导致植株体内营养元素含量和成分的改变（Gus-sarson et al．，1996；Zhang et al．，2002）。目前关于Cd胁迫对水稻Ca、Mg、P和K等矿质营养元素吸收影响的研究报道较少，尚未有明确一致的结论。
因此，研究不同基因型水稻对Cd胁迫的响应，营养元素吸收的差异，探讨耐Cd共性和差异性，对选育耐Cd水稻品种具有重要的意义。本研究选取5种有代表性的不同基因型水稻品种为试验材料，研究了Cd胁迫下不同基因型水稻生长，地上部Cd、Ca、Mg、P和K等矿质营养元素含量的差异，为耐Cd水稻品种的筛选和稻米的安全生产提供参考。
1材料与方法
1.1供试材料
试验在扬州大学农学院试验农场进行。选用5种具有代表性的不同基因型水稻作为试验材料，分别为秀水63（粳稻）、甬优8号（杂粳）、扬稻6号（籼稻）、两优培九（两系杂籼）和汕优63（三系杂籼）。
1.2试验设计
试验采用盆栽方式进行，盆内径25cm，高30 cm，每盆装土18kg。土壤取自扬州大学农学院试验农场耕层土壤，土壤全氮含量为0．14%，速效磷含量为35．1mg·kg－1，速效钾含量为88．3mg·kg－1，有机质含量为15．2g·kg－1，总Cd含量为0．6 mg·kg－1，pH7．84。在前期预试验观察的基础上选择土壤Cd添加量为0、25mg·kg－1进行研究，分别记为CK和Cd。于水稻移栽前1个月以CdCl2·2.5H
2
O的形式加入土壤，充分拌匀后上水浸泡，使添加的Cd与土壤进行充分平衡。平衡后取土样测定有效态Cd含量为15．74mg·kg－1。移栽前1d 每盆加入尿素2g和磷酸二氢钾0．5g。沙床育秧，秧龄20d移栽，每盆4穴，每穴2本，每个处理6次重复，穗肥每盆追施2g尿素。移栽后盆内全生育期保持1 2cm的水层，其他参照大田管理措施进行。
1.3取样与测定
于水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期对其中3个重复进行取样，另外3个重复收获期计产和考种。测定水稻不同时期地上部的干物质重，不同时期地上部植株及成熟期籽粒（稻谷）、茎鞘和叶片（全部叶片）Cd含量，成熟期水稻地上部Ca、Mg、P 和K含量。将所取水稻样品先用自来水冲洗干净，再用去离子水冲洗，105?杀青30min后于70?烘干至恒重。采用不锈钢粉碎机将植株样品粉碎，过100目筛。准确称取0．5g样品，加入消化罐中，并加入3mL优级纯硝酸、5mL去离子水和2滴优级纯双氧水，采用CEM微波消解系统进行消解，电感耦合等离子原子发射光谱（ICP）测定Cd、Ca、Mg、P 和K的含量。
1.4数据处理
数据采用DPS2000和Excel2003进行处理和分析，采用最小显著极差法（LSD）进行显著性检测。2结果与分析
2.1镉胁迫对水稻产量及其构成因素的影响
Cd胁迫显著影响了水稻的产量及其构成因素（表1）。与CK相比，Cd胁迫显著地降低了水稻的表1镉胁迫下不同类型水稻的产量及其构成因素
Table1Grain yield and its components of different geno-types of rice under Cd tolerance
基因型处理每盆
穗数
每穗
粒数
结实率千粒重产量
g·pot－1
两优培九CK30．0Aa150．9Aa0．83Aa25．71Aa103．0Aa Cd23．9Bb135．4Bb0．78Bb25．42Aa66．1Bb 汕优63CK31．8Aa148．1Aa0．87Aa26．81Aa109．8Aa Cd30．6Ab139．3Aa0．84Aa26．53Aa95．0Ab 秀水63CK30．0Aa119．4Aa0．89Aa24．82Aa79．1Aa Cd28．8Ab112．0Aa0．85Ab23．82Aa65．3Ab 甬优8号CK30．8Aa152．8Aa0．88Aa27．54Aa114．1Aa Cd26．8Bb120．4Bb0．82Bb27．28Aa72．2Bb 扬稻6号CK29．0Aa149．0Aa0．85Aa26．73Aa98．2Aa Cd24．6Bb142．3Aa0．77Bb25．79Aa69．5Bb 同一基因型（品种）内标以不同大小写字母者分别表示Cd处理与对照CK间在0．05和0．01水平上差异显著。
0223生态学杂志第32卷第12期
表2镉胁迫下不同生育时期干物质重及基因型差异（g·pot－1）
Table2Dry biomass of different genotypes of rice under Cd tolerance at different stages
基因型处理分蘖期拔节期抽穗期成熟期
两优培九CK6．58Aa37．03Aa97．74Aa161．18Aa
Cd5．49Bb28．34Bb89．80Ab148．88Ab 汕优63CK6．39Aa30．06Aa90．14Aa144．22Aa
Cd5．85Ab28．16Aa85．50Aa136．80Aa 秀水63CK6．61Aa30．05Aa88．31Aa141．79Aa
Cd5．97Ab27．08Aa83．09Aa135．94Aa 甬优8号CK5．26Aa36．31Aa96．89Aa155．02Aa
Cd3．43Bb26．14Bb84．02Ab142．62Ab 扬稻6号CK6．44Aa30．49Aa93．20Aa149．12Aa
Cd4．83Bb22．07Bb85．48Ab131．17Ab 同一基因型（品种）内标以不同大小写字母者分别表示Cd处理与对照（CK）间在0．05和0．01水平上差异显著。
产量、穗数和结实率，其降低程度因基因型而异。汕优63和秀水63受Cd胁迫影响程度较小，表明其对Cd的耐受性较强；两优培九、甬优8号和扬稻6号受Cd胁迫程度较大，表明其对Cd的耐受性较弱。水稻千粒重受Cd胁迫影响程度较小，与CK相比差异不显著。
2.2镉胁迫对水稻干物质生产的影响
Cd胁迫显著抑制了水稻各时期的干物质的生产和积累，其抑制程度因基因型和生育时期而异（表2）。与CK相比，汕优63和秀水63干物质重受Cd胁迫程度较小，只在分蘖期表现出显著差异，其他生育时期差异均不显著，表明其对Cd的耐受性较强，与Cd对产量性状的影响一致；两优培九、甬优8号和扬稻6号干物质生产和积累受Cd胁迫程度较大，全生育期都表现出显著差异，前期甚至为极显著差异。从表2可以看出，Cd对水稻干物质的生产和积累的抑制作用主要表现在生育的前中期，随着生育进程抑制作用逐渐减弱。
水稻对Cd胁迫的响应存在基因型的差异，根据其响应程度大小可以将水稻分为Cd耐性品种和Cd敏感性品种。综合Cd胁迫对水稻产量和干物质生产的影响可以发现，汕优63和秀水63对Cd胁迫响应程度较小，为Cd耐性品种，两优培九、甬优8号和扬稻6号对Cd胁迫响应程度较大，为Cd敏感性品种。
2.3镉胁迫下水稻镉含量的基因型差异
从表3可以看出，Cd胁迫下水稻植株Cd含量存在差异，其差异程度因基因型和生育时期而异。在CK中，不同生育时期水稻植株Cd含量虽然存在差异，但是差异不显著。与CK相比，Cd胁迫显著提高了水稻Cd含量，且表现出极显著差异。Cd处理中Cd含量最高的是甬优8号，而且分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期Cd含量均表现为最高，分别为31．85、11．38、9．06和5．95mg·kg－1，Cd含量最低因不同生育时期而异，分蘖期和拔节期扬稻6号，Cd含量分别为15．91和4．47mg·kg－1，抽穗期和成熟期秀水63Cd含量分别为2．44和1．69mg·kg－1。从表3还可以看出，水稻Cd含量随着生育进程逐渐减低，即分蘖期＞拔节期＞抽穗期＞成熟期。水稻Cd含量的差异主要体现在生育前期，分蘖期除了扬稻6号和两优培九Cd含量差异不显著，其他均表现出极显著差异。
从表4可以看出，Cd胁迫下水稻地上部各器官Cd含量存在基因型的差异。在CK中，不同基因型水稻地上部各器官Cd含量存在差异，Cd处理后显著地提高了地上部各器官Cd含量，不同基因型表现出极显著的差异。秀水63和扬稻6号籽粒Cd含量差异不显著，其他基因型均表现出极显著差异，秀水63和扬稻6号叶片Cd含量差异不显著，其他基因型均表现出显著差异，茎鞘Cd含量各基因型均表现出显著差异。CK处理中地上部器官Cd含最高的是甬优8号，最低的是秀水63。Cd处理中地上部器官Cd含量最高的为甬优8号，分别为籽粒1.15mg·kg－1，叶片4．57mg·kg－1，茎鞘7．92 mg·kg－1，Cd含量最低的分别为秀水63籽粒中Cd
表3水稻不同生育时期镉含量的基因型差异（mg·kg－1）
Table3Difference of Cd concentration among different genotypes of rice at different stages
基因型分蘖期
CK Cd
拔节期
CK Cd
抽穗期
CK Cd
成熟期
CK Cd
两优培九0．31Aa15．91Dd0．21Aa4．88Cc0．15Aa3．46Bb0．12Aa2．18Bb 汕优630．27Aa28．83Bb0．26Aa7．09Bb0．19Aa2．81Cc0．15Aa2．43Bb 秀水630．26Aa25．42Cc0．21Aa5．00Cc0．14Aa2．44Cc0．09Aa1．69Cc 甬优8号0．55Aa31．85Aa0．26Aa11．38Aa0．20Aa9．06Aa0．17Aa5．95Aa 扬稻6号0．20Aa15．91Dd0．16Aa4．47Cc0．12Aa2．81Cc0．09Aa2．33Bb 同列不同大小写字母分别表示在0．05和0．01水平差异显著。1223
陈京都等：镉胁迫对不同基因型水稻生长及矿质营养元素吸收的影响
表4水稻地上部器官镉含量的基因型差异（mg·kg－1）Table4Cd concentration in shoot in different genotypes of rice
基因型籽粒
CK Cd
叶片
CK Cd
茎鞘
CK Cd
两优培九0．06Aa0．97Bc0．12Bb3．02Bc0．21Cc4．49Cc 汕优630．06Aa1．09Ab0．13Bb4．34Ab0．23Bb5．16Bb 秀水630．02Bc0．59Cd0．07Cc2．75Bd0．09Dd3．31De 甬优8号0．07Aa1．15Aa0．19Aa4．57Aa0．30Aa7．92Aa 扬稻6号0．04Bb0．72Cd0．11Bb2．77Bd0．10Dd3．64Dd 同列大小写字母分别表示在0．05和0．01水平差异显著。
含量最低，为0．59mg·kg－1，扬稻6号叶片和茎鞘中Cd含量最低，分别为2．75和3．31mg·kg－1。
从表4还可以看出，水稻地上部各器官Cd含量不同，即茎鞘中含量最高，叶片中含量次之，籽粒中含量最低，表明水稻吸收的Cd更多的是被固定在茎鞘和叶片中，只有很少一部分运转到籽粒中。籽粒中Cd含量与茎鞘和叶片中Cd含量存在着一定的关系，茎鞘和叶片Cd含量高则籽粒Cd含量也高，茎叶Cd含量低则籽粒Cd含量也低。
2.4镉胁迫下水稻钙、镁、磷和钾吸收特性
Cd胁迫影响了矿质营养元素吸收，按其影响效果可以分为促进和抑制两种作用。从表5可以看出，Cd胁迫增加了水稻地上部植株Ca的含量，降低了水稻地上部植株Mg、P和K的含量。
Cd胁迫影响水稻对Ca、Mg、P和K等矿质营养元素的吸收，其影响程度因不同基因型和元素种类而异（表5）。Cd胁迫下均提高了5种基因型水稻地上部植株Ca的含量，但其提高幅度因基因型而异，与CK相比，Cd处理两优培九、甬优8号和扬稻6号Ca的含量差异不显著，汕优63差异显著，秀水
表5镉胁迫下不同基因型水稻成熟期地上部植株Ca、Mg、P和K含量（mg·kg－1）
Table5Ca，Mg，P and K concentrations of different gen-otypes of rice under Cd tolerame
基因型处理Ca Mg P K
两优培九CK6160．23Aa1608．75Aa1873．86Aa11524．40Aa Cd6308．06Aa1418．08Aa1521．97Bb11313．98Aa 汕优63CK5736．77Ab2654．01Aa1798．79Aa15315．97Aa Cd6158．08Aa1739．71Bb1750．33Aa13096．71Bb 秀水63CK4068．93Bb2048．38Aa2556．52Aa21364．84Aa Cd4710．23Aa1509．53Ab2046．27Bb15009．74Bb 甬优8号CK5292．59Aa2512．81Aa1549．82Aa12011．18Aa Cd5309．04Aa1557．95Bb1416．74Ab9987．50Bb 扬稻6号CK6260．40Aa2327．84Aa2157．61Aa14124．94Aa Cd6263．78Aa1702．47Ab1589．96Bb12499．92Bb 同列同一品种中不同大小写字母分别表示在0．05和0．01水平差异显著。63表现出极显著差异。Cd胁迫下降低了5种基因型水稻地上部植株Mg的含量，但其降低程度因基因型而异，与CK相比，Cd处理两优培九差异不显著，秀水63和扬稻6号差异显著，汕优63和甬优8号差异极显著。Cd胁迫降低了5种基因型水稻地上部P的含量，但其降低程度因基因型而异，与CK 相比，Cd处理汕优63差异不显著，甬优8号差异显著，两优培九、秀水63和扬稻6号差异极显著。Cd 胁迫下降低了5种基因型水稻地上部植株K的含量，但其降低程度因基因型而异，与CK相比，Cd处理两优培九差异不显著，其他4个基因型均表现出极显著差异。
从表5还可以看出，与CK相比，Cd胁迫下Cd 耐性品种汕优63和秀水63地上部植株Ca含量变化表现出显著或极显著差异，而Cd敏感性品种变化均不显著，在Mg、P和K元素中没有出现类似现象，说明水稻耐Cd性可能与Ca元素代谢存在一定的关系。
从表6可以看出，地上部各器官Ca含量高低依次为叶片最高，茎鞘次之，籽粒最低；地上部各器官Mg含量高低依次为叶片最高，茎鞘次之，籽粒最低；地上部各器官P含量高低依次为籽粒最高，茎鞘次之，叶片最低；地上部各器官K含量高低依次为茎鞘最高，叶片次之，籽粒最低。与CK相比，Cd胁迫影响了水稻地上部各器官Ca、Mg、P和K的含量，但在各器官中的含量高低顺序未发生变化。
Cd胁迫不仅影响Ca、Mg、P和K的吸收，同时也影响其在地上部各器官的积累和分配（表6）。Cd 处理增加了水稻地上部各器官Ca的含量，但增加程度因不同基因型和不同器官而异。与CK相比，两优培九各器官、汕优63的叶片、甬优8号的茎鞘和叶片以及扬稻6号的籽粒和叶片的Ca含量差异不显著。Cd胁迫降低了水稻地上部各器官Mg的含量，其降低程度因不同基因型和不同器官而异。与CK相比，两优培九的叶片和汕优63的茎鞘中Mg的含量差异不显著。Cd胁迫降低了水稻地上部各器官P的含量，其降低程度因不同基因型和不同器官而异。与CK相比，汕优63的籽粒和茎鞘、甬优8号的籽粒和茎鞘以及扬稻6号的茎鞘中P含量差异不显著。Cd处理降低了水稻地上部各器官K 含量，其降低程度因不同基因型和不同器官而异。与CK相比，两优培九的茎鞘和叶片、汕优63的籽粒和叶片以及扬稻6号的籽粒和茎鞘中K含量差
2223生态学杂志第32卷第12期
表6镉胁迫下不同基因型水稻地上部器官Ca、Mg、P和K含量（mg·kg－1）
Table6Ca，Mg，P and K concentrations in aboveground organs of different genotypes of rice under Cd tolerame
基因型器官Ca
CK Cd
Mg
CK Cd
P
CK Cd
K
CK Cd
两优培九籽粒909．30Aa933．11Aa1172．14Aa969．19Ab2270．65Aa1825．06Bb5550．62Aa3816．76Ab 叶片13816．67Aa15111．16Aa2299．27Aa2183．38Aa664．63Aa427．87Bb10514．95Aa8609．27Aa 茎鞘2268．70Aa2365．05Aa2195．35Aa1883．02Ab951．39Aa814．08Ab22530．63Aa19873．71Aa 汕优63籽粒524．09Ab687．55Aa1010．54Aa864．20Bb1920．53Aa1812．17Aa4008．33Aa3961．00Aa 叶片17368．85Aa17595．46Aa3695．24Aa2347．76Bb637．48Aa517．03Ab9741．03Aa9485．97Aa 茎鞘2647．39Bb2948．54Aa2043．98Aa1532．10Aa731．07Aa721．35Aa31458．79Aa21253．70Bb 秀水63籽粒785．76Ab958．90Aa1350．79Aa1043．80Ab2831．54Aa2211．53Bb5823．76Aa3594．08Bb 叶片13577．71Ab15156．01Aa2172．65Aa1566．50Ab1088．68Aa877．65Ab17016．17Aa12318．00Bb 茎鞘1139．29Bb2675．55Aa1568．32Aa1143．40Bb1140．93Aa952．73Ab26638．13Aa22243．27Ab 甬优8号籽粒651．00Ab857．99Aa972．44Aa836．86Ab1949．92Aa1887．33Aa3992．44Aa3227．40Ab 叶片12511．22Aa14895．72Aa1871．96Aa1223．36Bb629．44Aa506．00Bb8490．04Aa6192．40Ab 茎鞘2204．40Aa2941．02Aa1586．57Aa1169．96Ab634．43Aa586．52Aa24708．43Aa18975．57Bb 扬稻6号籽粒766．86Aa799．69Aa1298．24Aa1112．49Ab2392．03Aa2071．25Bb4550．08Aa3765．10Aa 叶片13382．33Aa14688．50Aa2265．19Aa1381．71Ab692．98Aa537．86Bb10610．11Aa5959．53Bb 茎鞘2156．55Ab2287．55Aa2165．63Aa1328．39Ab956．76Aa840．54Aa19440．82Aa18707．04Aa 同行同一元素中不同大小写字母分别表示在0．05和0．01水平差异显。
异不显著。
3讨论
3.1镉对水稻生长的影响及基因型差异
Cd作为一种有毒的金属元素被吸收后会影响水稻的生长和发育。有研究表明，Cd浓度较低的情况下能够抑制作物生长，在高浓度的条件下，抑制作用更为明显。本研究所设置的土壤Cd浓度为25 mg·kg－1，显著抑制了水稻的生长。Cd对不同基因型水稻的抑制作用存在差异，汕优63和秀水63的生长受Cd胁迫影响较小，说明其耐Cd性较强，扬稻6号、甬优8号和两优培九受Cd胁迫影响较大，其耐Cd性较差。Cd对水稻生长发育的抑制主要是在生育的前中期，后期抑制作用减弱。水稻生育前期对环境中Cd的适应能力较差，生长发育容易受到Cd的抑制，随着水稻的生长，适应Cd的能力逐渐增强，从而减弱了Cd的毒害作用（黄冬芬等，2008）。有研究表明，Cd主要通过与植物体内蛋白质结合改变蛋白质性质，从而影响植物的正常生长（Aina et al．，1996；Lin et al．，2007）。水稻生育前期的生长发育对含氮化合物的需求量较大，Cd通过与这些含氮化合物特别是蛋白质结合改变其化学性质，从而抑制水稻的生长，水稻生育后期主要以碳代谢或碳水化合物的积累为主，Cd对水稻生长发育的毒害作用减弱。此外，Cd对水稻生育后期毒害作用减弱可能与土壤中Cd的生物有效性降低有关（Wang et al．，2003）。
植物对Cd的耐性包括排斥和积累两种机制，主要包括：与细胞壁结合、与细胞可溶部分中含巯基的分子络合、将Cd转移至液泡。因此，水稻的耐Cd 性与Cd在水稻植株细胞各部位的分布以及体内的化学结合形态密切相关（杨居荣等，1995）。有研究发现，水稻植株细胞壁部分结合的Cd比例下降，细胞可溶组分Cd的比例上升，导致水稻耐Cd性减弱（于辉等，2008）。水稻体内的抗氧化系统对Cd胁迫的响应差异是水稻耐Cd性差异的主要原因之一（黄冬芬等，2008）。关于水稻耐Cd性差异机理将作进一步的研究。
3.2水稻籽粒镉含量的基因型差异
本研究中，Cd胁迫下籽粒中Cd含量由高到低依次是甬优8号、两优培九、汕优63、扬稻6号和秀水63，高低相差近2倍。水稻吸收和积累Cd受到根系吸收和转运、木质部的装载和运输、地上部的积累和分配等方面的影响，从而导致水稻籽粒Cd含量存在基因型的差异。有研究表明，根系吸收差异是水稻籽粒Cd积累不同的主要原因（Costa＆Mo-rel，1993；Zhao et al．，2002）；也有研究表明，木质部的运输差异是Cd含量不同的主要原因（吴启堂等，1999；Uraguchi et al．，2009）。Fujimaki等（2010）采用发射正电子示踪成像系统研究发现，韧皮部在Cd 的分配和向籽粒运输具有重要作用，其差异也会导致籽粒Cd含量的不同。本研究还发现，杂交水稻比常规水稻对Cd有更强的吸收及向茎叶和籽粒转运的能力，与已有研究结果一致（王凯荣和龚惠群，
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陈京都等：镉胁迫对不同基因型水稻生长及矿质营养元素吸收的影响
1996）。
3.3镉对水稻矿质营养元素吸收的影响
矿质营养元素在作物体内物质组成和代谢过程都起着重要的作用，Cd胁迫影响作物对矿质营养元素的吸收，从而影响作物的正常生长和发育。Wu 等（2003）研究发现，添加外源Cd显著地降低了大麦根中Mn和Zn的含量，Zhang等（2002）研究表明，Cd胁迫显著地促进小麦根部P、K和Mn含量的增加，Liu等（2000）研究表明，Cd胁迫影响了水稻对Fe、Zn、Mn、Mg等营养元素的吸收和积累，其影响效果因元素种类而异。本研究中，Cd胁迫影响了水稻对Ca、Mg、P和K的吸收和积累，表现出促进和抑制两种作用，即促进了Ca的吸收，抑制了Mg、P和K的吸收。其原因可能是土壤中较高的Cd含量降低了Mg、P和K等元素有效态的含量，从而导致水稻对其吸收量的下降（Narwal et al．，1993；Dahiya et al．，1994），也可能是胁迫引起水稻膜脂过氧化作用，导致膜透性增加，从而导致小分子物质外流而引起的（Gussarsson＆Jensen，1992；李隼等，2011）。膜上的离子转运蛋白可以转运矿质元素，Cd胁迫导致Cd与一些矿质元素离子竞争膜上的蛋白载体的结合位点，从而减少了这些矿质营养元素的吸收和运输（Perfus-Barbeoch et al．，2002）。
水稻对Cd的吸收、转运和积累受到体内不同基因的控制，而这些基因表达产生的转运蛋白与矿质元素吸收和运输有关。从拟南芥根系中分离得到的转运蛋白基因AtIＲT1，不仅能够转运Fe2+、Zn2+和Mn2+而且还可以转运Cd2+（Connolly et al．，2002；Vert et al．，2002）。水稻Fe转运蛋白基因OsNramp1被发现与Cd2+转运进入根系有关（Takahashi et al．，2011）。OsHMA3是水稻中控制Cd从根系向地上部运输的基因（Miyadate et al．，2011），其编码的阳离子的转运蛋白P1B-ATPase除了可以选择性地运输必需的矿质元素离子外，还可以转运重金属Cd2+（Argüello et al．，2007）。因此，Cd胁迫对水稻矿质元素营养吸收的影响是一个复杂的过程，其机理有待于进一步的研究和证实。
4结论
Cd胁迫下水稻对Cd的响应存在基因型的差异，按其生长发育的响应差异程度可分为Cd耐性和Cd敏感性两种类型，秀水63和汕优63受Cd胁迫程度较小为Cd耐性品种，扬稻6号、两优培九和甬优8号受Cd胁迫程度较大为Cd敏感性品种。Cd胁迫影响水稻对Ca、Mg、P和K的吸收，可分为促进和抑制两种作用，即促进了Ca的吸收，抑制了Mg、P和K的吸收。与CK相比，Cd耐性品种地上部植株Ca含量表现出显著或极显著地增加，Cd敏感性品种差异不显著，Mg、P和K元素中没有出现类似的现象，水稻耐Cd性可能与Ca元素代谢存在一定的关系。
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作者简介陈京都，男，1985年生，博士，主要从事农产品质量安全研究工作。E-mail：chenjingdu1985@163．com
责任编辑魏中青
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陈京都等：镉胁迫对不同基因型水稻生长及矿质营养元素吸收的影响
水稻重金属镉污染研究综述 镉（Cadmium，Cd）是一种毒性极强的重金属元素，也是人体和植物非必需元素。Cd 由于其在环境中具有很强的迁移转化特性及对人体的高度危害性而被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注的5大重金属污染元素之一（孙聪，2014）。镉通过食物链进入人体后，会对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统等产生损伤，造成急性或慢性中毒，甚至癌变。镉过量会抑制植物的生长。水稻是中国第一大粮食作物，全国约有65%人口以稻米为主食，稻米的安全品质与人类健康密切相关，目前水稻生产正受到镉污染土壤的严重威胁（孟桂元，2015）。与其它重金属元素相比，镉（Cd）对水稻显示出更大的毒性，镉的活性较强，容易被水稻吸收和富集，可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的镉，重金属Cd通过灌溉在土壤中累积，且主要累积在0－20cm表层土壤（姜国辉，2012），经过根、茎、叶的吸收，最终迁移到稻米中，直接影响人类的健康。据不完全统计，我国受镉污染的农田面积已超过20万hm2，每年生产镉含量超标的农产品达14.6亿kg（杨双，2015），由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万t，受污染粮食多达1200多万t，经济损失达200多亿元。如在湖南安化县境内的某铀矿区，每年因污灌带入农田的镉达2-3kg/hm2，使近40km2的农田受到不同程度污染。严重危害了广大人民群众的身体健康（贺慧，2014）。目前土壤镉污染问题已成为国内外学者研究的热点之一（李启权，2014）。国内、外关于土壤Cd污染对水稻的生态风险进行了大量的研究，主要集中在不同水稻对Cd的富集机理、Cd在土壤-水稻系统迁移转化的根际过程及分子机理与遗传规律、Cd诱导胁迫的生理生化特征及Cd污染土壤的生态修复等。 1、不同水稻对Cd的富集机理 大量研究表明，由于遗传特性的不同，水稻对镉的吸收存在着很大差异，这种差异不仅表现在水稻的不同类型之间，也表现在不同品种之间。李坤权等研究表明，水稻糙米中的镉浓度与水稻类型有关，即籼型＞新株型＞粳型（李坤权，2003）。李正文等采用田间试验的方法，研究了江苏省目前栽种的57个水稻品种，揭示了杂交稻Cd吸收极显著高于常规稻（李正文，2003）。徐燕玲等认为，在低污染水平土壤上，水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性，而水稻类型间Cd含量没有显著差异，因此按照水稻类型来筛选是不可行的，应针对品种来筛选并对筛选出来的稳定的品种进行重点研究（徐燕玲，2009）。孙聪研究发现，不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异，虽然Cd属于非必需元素，但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值（HC550%）为4.93mg·kg-1（孙聪，2014）。 孟桂元以湘中地区主要栽培的26个水稻品种为材料，研究了镉胁迫(0.5mmol/L)对不同水稻品种种子萌发及根芽生长的影响。结果表明，镉胁迫对水稻种子的发芽率、发芽指数影响不显著，对种子活力指数及根芽生长具有显著影响;镉胁迫对根的抑制作用明显大于对芽的抑制。不同品种对镉胁迫的耐性存在较大差异（孟桂元，2015）。刘侯俊研究东北地区水稻生长、籽粒产量和Cd在水稻植株不同部位的分配规律。结果表明，土壤中添加Cd后，多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降，只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。Cd在水稻植株中的含量遵循根系>茎叶>颖壳>籽粒的规律（刘侯俊，2011）。张锡洲比较水稻亲本材料的镉耐性差异,筛选镉低积累水稻种质资源,为水稻镉安全品种(Cd-safecultivars,CSCs)
环境生物无机化学论文 班级：环科一班 姓名：黄 * * 学号：20080340*** 指导老师：张 * *
重金属镉污染对水稻生理生态效应的研究进展 摘要:重金属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。 关键词:镉污染; 水稻; 生理生化; 效应 前言：工业“三废”的大量排放和不合理处置以及大量肥料的施用是导致土壤镉污染的主要原因, 镉因其在土壤中的高度移动性和对作物的高度毒害性, 被视为重金属中最具有危害性的一种污染元素。水稻作为我国重要的农作物, 在整个国民经济和社会安定中起着重要作用。镉污染不仅影响其生长发育, 导致产量下降, 更为重要的是重金属在水稻体内大量积累, 并沿着食物链进入人类, 最终危害人类身体健康。因此其产量和品质直接影响着人类饮食水平的提高, 这就迫切要求我们对水稻中的镉有充分的了解。 1 镉对水稻生理生化特性及种子萌发的影响 1.1 镉胁迫对水稻抗氧化类酶活性的影响 在重金属镉的胁迫下, 水稻通常会产生高活性的氧自由基(ROS) , ROS 与细胞膜系统、脂类、蛋白质和核酸等生物大分子发生连锁式反应, 使细胞结构遭到强烈破坏。由于镉对细胞结构的伤害, 破坏了胞内外酶及催化作用的原有区域, 还可能直接占据某些酶活性中心, 使酶活性受到影响。 植物体内的SOD、POD和CAT是活性氧自由基清除系统中的重要保护酶之一。在外来胁迫初期, 植物体内的活性氧清除系统被激活, 其产生的作用超过了活性氧对植物的损伤作用, 表现为镉胁迫初期对种子萌发及植物幼苗苗长有一个低浓度下的刺激效应。但是随着镉浓度的增加和胁迫时间的延长, 保护酶系统逐渐被抑制, 抗氧化酶系统内多种酶之间的活性比不平衡, 细胞内多种功能膜被破坏, 表现为生理代谢紊乱, 直至细胞凋亡。 1.2 镉离子胁迫对水稻光合作用和叶绿素的影响 镉对光合作用和叶绿素也有不同程度的影响。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素之一。有关研究发现镉胁迫下, 叶绿素( a, b) 减少, 类囊体中的叶肉细胞明显减少, 叶片氧呼出效率降低, 光合作用Ⅱ系统被钝化等。当土壤中的Cd 浓度高到一定含量时, 水稻会出现受害症状,表现为叶片失绿, 出现褐色斑点与条纹, 严重影响光合作用。重金属离子能与酶活性中心或蛋白质中的巯基结合, 能取代金属蛋白中的必需元素, 导致生物大分子构象改变、酶活性丧失, 抑制了原叶绿素酸酯还原酶活性而引起叶绿素含量的下降, 引起植株失绿。同时，镉毒害使水稻吸收的元素减少, 阻碍叶绿素形成及其含量增加, 导致叶绿素含量下降,
土壤镉污染的来源与危害 摘要：由于镉在工业上具有广泛的用途，因此人类的生产活动向环境中排放大量镉。含镉的污染物通过各种途径进入土壤, 使农作物产量和质量下降, 并且通过食物链危害人类的健康。本文概述了土壤镉污染的来源和对植物、人体的危害。 关键词：土壤镉污染；来源；危害 Sources and damage of Cadmium pollution in soil Abstract: As Cadmium has a wide range of uses in industry, the production activities of human beings emit large quantities of Cadmium to the environment. Cadmium pollutants enter the soil through a variety of ways, so the production and quality of crops decline, and Cadmium harm human health through the food chain. This article provides an overview of the sources and damage to plants and human bodies of cadmium pollution in soil. Key words: Cadmium pollution in soil; source; damage 20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染。在所有重金属污染中,以镉污染最为严重。我国有关农田土壤镉污染的调查工作是20世纪70 年代中期开始的, 但至今没有人能够给出一个全面明确的结论。1980 年中国农业环境报告, 我国农田土壤镉污染面积为9333 hm2 , 随后有人提出镉污染面积为13333 hm2 ,最近又有新的资料显示, 我国农田土壤镉污染面积已超过20×104 hm2 , 每年生产镉含量超标的农产品达146×108 kg 。镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重，土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长，在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体的健康。 1 土壤中镉的来源 镉是一种稀有分散元素,未经污染的土壤中镉主要来源于成土的母质,一般在世界范围内土壤中镉的含量为0.01 ～ 2.00 mg/ kg ,中值含量为0.135 mg/ kg。土壤中镉的来源包括自然来源和人为来源。前者来源于岩石和土壤的本底值。后者主要是由于镉在电镀、颜料、塑料稳定剂、镍镉电池、电视显象管制造中的日益广泛应用。随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展, 大量的含镉废水排入河流, 它可以污染大气、水体和土壤。土壤镉的污染主要分布在重工业发达地区、公路铁路两侧, 农业发达的灌溉地区的污染也比较严重。土壤镉污染主要产生的途径有: 大气中镉的沉降, 农药、化肥和塑料薄膜使用, 污水灌溉, 污泥施肥, 含重金属废弃物的堆积, 金属矿山酸性废水污染等。 1.1 大气中镉的沉降 NOV 2012
XX镇2020年受污染耕地安全利用综合技 术实施方案 为全面推进我镇受污染耕地安全利用工作，确保考核任务按时按质完成，根据省、市、县的文件精神和《XX县2020年受污染耕地安全利用工作方案》的要求，结合我镇实际，特制定本实施方案。 一、具体任务 2020年全镇安全利用中度污染耕地考核任务是12924亩（其中集中推进区1720亩）在我镇选择基础条件好、基础数据齐全、且在黄色图斑内受污染耕地集中连片的村组（XX村、XX社区、XX村、XX村、XX村等）开展安全利用。 二、技术模式 全面统一推广VIP+n修复治理技术模式，即低镉品种+淹灌+叶面阻控剂组合技术模式。 1、推广镉低积累水稻品种 统一种植镉低积累水稻品种。根据我镇生态气候条件及种植习惯，中(晚)稻科学合理搭配从我省《应急性镉低积累水稻品种指导目录》选择低镉品种进行推广种植。 2、淹水灌溉
全面实施全生育期淹水灌溉。按照《稻田镉污染修复治理水稻田间水分管理技术规程》统一实施，全生育期保持田间有水层，直到收割前7天左右自然落干，尤其是在抽穗前20天至抽穗后20天内必须保证田间有3cm水层。必须要晒田的丘块，要尽量降低晒田的程度和时间。 3、喷施叶面阻控剂 全面喷施叶面阻控剂。从省农业农村厅专家团队推荐降镉效果明显、经济适用的3-5个产品中。在每季水稻分蘖盛期、灌浆初期等2个关键时期，分别按照相应产品的使用说明统一喷施。 实施进度和农事 1、6月20日至7月5日：确定建设具体考核任务实施地点，落实到村组、农户和田块，并登记造册，上报县农业农村局，编制实施方案；启动叶面阻控剂等技术物资釆购，同时开展宣传发动及培训。 2、喷施叶面阻控剂。中稻：7月10日至15日第一次喷施叶面阻控剂，8月15日至20日第二次喷施叶面阻控剂；晚稻：7月25日至8月5日第一次喷施叶面阻控剂，8月25日至9月5日第二次喷施叶面阻控剂。 3、中、晩稻整个生育期在分蘖未期露田7天，再在收割前7天断水晒田。 四、组织实施
镉污染报告 目录 1 镉污染现状分析 (1) 1.1 镉污染的来源 (1) 1.2 主要的镉污染类型 (1) 1.3 中国至今发生的镉事件 (2) 1.4 浙江省镉污染现状 (3) 1.4.1 浙江土壤镉污染地区 (3) 1.4.2 镉污染检测与研究 (3) 1.4.3 现行的监督 (5) 2 世界各国的标准 (6) 3 我国现行的问题 (7) 4 对策、建议 (7) 4.1 控制源头 (7) 4.2 应对污染措施 (8) 4.3 流通环节 (9) 4.4 监控环节 (9) 4.5 保障措施 (9) 4.6 惩罚措施 (10)
1 镉污染现状分析 1.1镉污染的来源 目前，根据中国的发展现状，镉污染的主要来源有（1）工业化结果：大规模的开矿，不合理的金属加工和不达标的污染物排放；（2）农业结果：主要形式有施用含有镉的农药和不合理的施用化肥、农用塑料薄膜的使用；（3）城市化结果：在城乡结合带处置城市垃圾；（4）商业化结果：含污染物的电子产品等充斥着整个市场，进口国外垃圾；（5）日常生活产生的镉污染：吸烟以及使用含镉的用品。1.2 主要的污染类型 1.2.1 土壤污染 据统计全世界每年向环境中释放的镉达到30000吨左右，其中82%-94%的镉会进入到土壤中。我国有关农田土壤镉污染的调查工作开始于20世纪70年代中后期，至今未见镉污染总体状况的资料报道。1980年中国农业环境报告中指出我国农田土壤中镉污染耕地面积为93332 hm。1989年有报道称，我国11个灌区遭受镉污染农田面积大120002 hm。2003年报道称我国镉污染耕地面积为1.33万公顷，并有11处污染区土壤镉含量达到了生产“镉米”的程度，每年生产5万吨。最近的估算称，中国镉污染耕地达到8000万亩左右，近10%被污染耕地含镉量超标26倍，黄河水系、淮河干流、滦河的镉超标率都在16%以上。 1.2.2 食品污染——稻米污染 在1992年时全国已经有不少地区出现生产“镉米”的现象。 在2007年，南京农业大学农业资源与生态环境研究所教授潘根兴和他的研究团队，在全国华东、东北、华中、西南、华南和华北6个地区的县级以上市场中，随机采购大米样品91个，结果表明10%左右的市售大米镉超标。研究还表明，中国稻米重金属污染以南方籼米为主，尤以湖南、江西等省份最为严重。 2011年，据《新世纪》周刊报道中的抽样调查显示，中国多地市场上约10%的大米中镉含量超标。主要是水稻受污染。据统计，现如今，中国已经有八千万亩种植水稻的耕地受到了金属镉的污染。 下图（图1）为中国大米污染不完全分布图，展示了中国受镉污
RMD水稻突变体信息及基因型鉴定 1.背景介绍： 突变体对于遗传学研究有着重要作用，随着拟南芥和水稻等物种全基因组测序的开展，人类积累了前所未有的基因序列信息，为了弄清这些基因序列的生物学信息，寻找该基因区段序列发生变异的突变体是阐释基因功能最直接最有效的方法。 植物在自然的环境条件下也会产生突变性状，早期普通正向遗传学研究往往通过寻找与某种生物学特性相关的突变体来发掘或定位某个特定基因。为配合植物功能基因组研究高通量的策略，构建水稻等物种的大型突变体库已成为必然，借助水稻全基因组测序信息、通过反向遗传学的手段大规模地筛选突变体库，理论上可以获得基因组中任一基因的突变体，最终实现阐释基因功能的目的。 2.原理： 2.1农杆菌介导的T-DNA 插入 农杆菌是寄主范围非常广泛的土壤杆菌，它能通过伤口侵染植物导致冠瘿瘤和毛状根的发生。1974从根癌农杆菌中分离出一种与肿瘤诱导相关的质粒，称为致瘤质粒（Tumor-inducing plasmid），简称Ti 质粒。Ti 质粒上存在一段DNA，能够转移并整合到植物基因组中，称为Transferred DNA，简称T-DNA。 研究发现，T-DNA 两端存在非常保守的同向重复的25bp 序列，分别称为左边界（LB）和右边界（RB）。T-DNA 的转移只与边界序列相关，尤其是RB，而与T-DNA区段的其它基因或序列无关。我们将T-DNA 区段上的致瘤基因和其它无关序列去掉，利用其转移的特性，实现农杆菌介导的T-DNA 转入水稻愈伤，从而构建水稻突变体库。大量研究表明，农杆菌T-DNA 整合到植物基因组中的位置是随机的，并且整合到植物基因组中的T-DNA 能稳定遗传。由于插入到植物基因组中的T-DNA 区段序列已知，这样随机插入到植物基因组中的T-DNA 类似于给植物基因“贴”了一个序列标签。我们利用这个标签，通过各类PCR技术最终可以获取其插入的位点。 2.2 水稻Tos17 反转录转座子 创造水稻突变体的另一种方法是利用植物的反转录转座子，它们是以DNA→RNA→DNA 的方式进行转座，在水稻上已发现大约40 种长未端重复的反转录转座子，它们是Tos1-Tos32，RIRE1-RIRE8，其中5 类被证明是有转座活性的，分别是Tos10、Tos17、Tos19、Tos25 和Tos27。这些反转录转座子只有在组织培养条件下才具备转座活性，其中Tos17 的转座活性最强，容易插入到富含基因的区域，因此可以直接用于创造插入失活的突变体库。利用含有Tos17 插入的水稻突变体库，可以进行突变性状的筛选， T os17 反转录转座子正成为水稻功能基因组研究的一个有力工具。由于Tos17 反转录转座子为水稻内源的转座子，不需要进行转基因的过程，而且平均每株含有8 个Tos17 个拷贝，在正常情况下能够稳定遗传，因此Tos17 转座子突变体库是水稻功能基因组研究的一个有用资源。但也有研究表明，Tos17 在转座过程中
镉胁迫对三种花卉种子萌发的影响 摘要:采用浓度分别为0?2?4?8?16?32?64 mg/L的镉溶液对3种花卉(大牵牛花?茶花凤仙?五彩香茉莉)种子进行胁迫处理,测定镉胁迫对花卉种子的发芽势?发芽率?发芽指数等发芽指标的影响?结果表明,在镉胁迫处理下,3种花卉的种子发芽指标都随着镉溶液浓度的增加呈现先升高后降低的变化趋势,其中浓度为8 mg/L 的镉溶液能促进茶花凤仙和五彩香茉莉种子的萌发,而浓度为16 mg/L的镉溶液能促进大牵牛花种子的萌发?不同浓度的镉溶液胁迫对大牵牛花种子的影响较小,说明大牵牛花种子在萌发阶段的抗镉胁迫能力较强? 关键词:镉;胁迫;花卉;种子萌发 镉(Cadmium,Cd)作为一种生物非必需的重金属元素,因具有高毒性而被认定是最重要的重金属污染物之一?随着大工业的迅猛发展,环境污染日益严重,重金属污染尤其是镉污染已成为当今污染面积最广?危害最严重的环境重金属污染问题之一[1,2]?有关镉污染对植物造成的危害已引起人们的高度重视,这一领域的研究也日趋活跃[3-5]?种子萌发是植物生活期的起点和感知外界环境变化的最初生命阶段,是评价植物对重金属镉耐受性高低的重要阶段[6]?试验采用不同质量浓度的镉溶液对大牵牛花[Ipomoea nil(L.)Roth.]?茶花凤仙(Impatiens balsamena L.)?五彩香茉莉(Mirabilis jalapa L.)3种花卉的种子进行处理,从种子的发芽势?发芽率?发芽指数方面研究了镉胁迫对这3种花卉种子萌发的影响,该研究将为选育耐镉胁迫花卉和对已污染土壤进行花卉种类的选择种植提供理论依据? 1材料与方法 试验选用的大牵牛花?茶花凤仙?五彩香茉莉花卉种子由北京市丰台区花乡新发地种业市场花仙子园艺公司提供,CdCl2为天津市博迪化工有限公司产品? 采用纸上发芽[7]的方式?将CdCl2配成质量浓度分别为2?4?8?16?32?64 mg/L 的镉溶液,以去离子水做对照,对3种花卉的种子进行处理?选取饱满程度一致的花卉种子,先用10%的NaClO溶液消毒5~6 min后,再用去离子水洗涤种子3次,然后用不同浓度的镉溶液浸种 2 d,取出浸泡过的种子,放入铺有棉花和单层滤纸的培养皿内,每个培养皿中放30粒,每种花卉每个处理重复3次?然后放入25 ℃的温室中光照培养,每天用相应浓度的镉溶液补充蒸发的水分,观察并记录发芽的种子数?当种子开始萌发后,每日观察种子的萌发情况,并按以下公式计算发芽指标[8]? 发芽势=前4 d正常发芽的种子数/供试种子数×100%; 发芽率=前7 d正常发芽的种子数/供试种子数×100%; 发芽指数=Σ(Gt/Dt); 式中,Gt为t时间内的发芽数,Dt为相应的发芽天数?
1文献综述 1.1水稻基因组学研究现状 1.1.2 水稻全基因组测序 水稻(Oryza sativa L.)是世界上最主要的粮食作物之一，全世界有一半的人口食用它，水稻年总产量占世界粮食作物产量第三位，维持较多人口的生活。亚洲是世界水稻主产区，近年稻米产量占世界的90%以上，中国稻米年产量占亚洲的38%。大米作为我国主要粮食种类，在养活我国13亿人口和改善我国居民营养结构中具有举足轻重的影响。同时，水稻又以其基因组相对较小(～430Mbp)，高效的遗传转化体系，与玉米、大麦和小麦等其它禾本科作物在基因组上存在明显的共线性，而成为研究单子叶植物的模式植物。 国际水稻基因组计划(IRGSP)启动于1998年，以粳稻品种(japonica)日本晴(Nipponbare)为模式材料，由中国、日本、美国等是十个国家参与，所采用的方法为逐步克隆策略(clone by clone sequencing)，随后在2002年由日本和中国科学家率先公布了第1、4染色体的精确序列(Feng et al., 2002; Sasaki et al., 2002; Consortium 2003)；2003年9月第10条染色体的全长序列由美国Clemson大学公布(Rice Chromosome 10 Sequencing Consortium, 2003)。2005年8月水稻全基因组精确序列在Nature发表(International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。IRGSP公布的水稻“日本晴”精确序列经过分析表明：(1) 水稻“日本晴”基因组大小为389Mb，IRGSP公布的序列能够覆盖其全基因组的95%，并包含了所有的常染色质和两个完整的着丝粒；(2) 整个基因组中包含大约37544个非转座相关基因，其中71%的基因可能在拟南芥中有同源基因；(3)通过与拟南芥基因组序列对比分析发现，拟南芥90%的基因在水稻中可能存在同源物；(4) 水稻中预测的37544个基因中，29%是属于成簇的基因家族；(5) 水稻基因组中转座元件的数目和种类与玉米和高粱基因组共线性区段的扩张是一致的；(6) 有证据证明基因能从细胞器中转移到细胞核(International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。 另外的一些科学研究部门和公司也分别启动了各自的水稻测序计划。如华大基因在2005年宣布完成籼稻品种“93-11”的全基因组序列测序，其所采用的方法为鸟枪法。Syngenta公司也于2002年宣布完成了粳稻品种“日本晴”的全基
不同基因型水稻籽粒对镉积累的差异 杨春刚１，２，３ 廖西元１，＊ 章秀福１ 朱智伟１ 陈铭学１ 王丹英１ 牟仁祥１ 陈温福２，＊ 周淑清２ （１中国水稻研究所，浙江杭州３１０００６；２沈阳农业大学水稻研究所，辽宁沈阳１１０１６１；３吉林省农业科学院水稻研究所，吉林公主岭１３６１００；＊通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｏｘｉｙｕａｎ＠ｍａｉｌ．ｈｚ．ｚｊ．ｃｎ） ＧｅｎｏｔｙｐｉｃＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎＣａｄｍｉｕｍＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＢｒｏｗｎＲｉｃｅ ＹＡＮＧＣｈｕｎ－ｇａｎｇ１，２，３，ＬＩＡＯＸｉ－ｙｕａｎ１，＊，ＺＨＡＮＧＸｉｕ－ｆｕ１，ＺＨＵＺｈｉ－ｗｅｉ１，ＣＨＥＮＭｉｎｇ－ｘｕｅ１，ＷＡＮＧＤａｎ－ｙｉｎｇ１， ＭＯＵＲｅｎ－ｘｉａｎｇ１，ＣＨＥＮＷｅｎ－ｆｕ２，＊，ＺＨＯＵＳｈｕ－ｑｉｎｇ２ （１ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１０００６，Ｃｈｉｎａ；２ＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６１，Ｃｈｉｎａ；３ＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＪｉｌｉｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｏｎｇｚｈｕｌｉｎｇ１３６１００，Ｃｈｉｎａ；＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｏｘｉｙｕａｎ＠ｍａｉｌ．ｈｚ．ｚｊ．ｃｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｉｔｈｓｉｘｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓａｔｆｉｖｅｃａｄｍｉｕｍｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅＣｄａｃｃｕｍｕｌａ－ｔｉｏｎｓｉｎｂｒｏｗｎｒｉｃｅ．Ｃｄｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｂｒｏｗｎｒｉｃｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｂｒｏｗｎｒｉｃｅｔｏｓｏｉｌＣｄ．Ｉｔｗａｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｓｃｒｅｅｎｉｎｇｏｆｌｏｗ－Ｃｄ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｕｎｄｅｒｔａｋｅｎｉｎｔｈｅｓｏｉｌｓａｔｓｉｍｉｌａｒＣｄｌｅｖｅｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅ；ｃａｄｍｉｕｍ；ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ；ｇｅｎｏｔｙｐｅ 摘 要：以６个水稻品种为试材，设置５个土壤镉浓度处理的盆栽试验，对水稻糙米中重金属镉的积累进行了研究。在不同浓度的Ｃｄ处理下，水稻糙米中Ｃｄ含量在品种间存在显著差异，而且不同水稻品种的籽粒对土壤中重金属镉的敏感性不同。结果表明，重金属镉低积累水稻品种的筛选应在土壤镉含量相近的土壤上进行。 关键词：水稻；镉；积累；基因型 中图分类号：Ｓ５１１．０１；Ｘ１７３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－７２１６（２００６）０６－０６６０－０３ 在我国，水稻生产始终是关系到国计民生的大事。以沈阳张士灌区镉污染为代表的重金属污染事件，以及我国农田土壤中的重金属含量持续增加［１］，敲响了我国粮食生产安全警钟。２００２年和２００３年农业部稻米及制品质量监督检验测试中心对我国各地稻米质量安全普查结果表明，稻米重金属镉超标的问题严重。按照我国稻米重金属镉含量０．２ｍｇ／ｋｇ的限量标准（ＧＢ１５２０１－９４），重金属镉的超标率超过１０％，一些镉污染地区的稻米含Ｃｄ量高达０．４～１．０ｍｇ／ｋｇ，远远超过我国谷物中镉的最高许可含量标准，威胁到人体健康。如何有效规避水稻重金属污染，成为当代农业科技工作者的一个新课题。 运用工程技术措施或者农业栽培技术措施来消除和减轻环境的重金属污染，虽然可以降低稻米中的镉含量，但是耗资巨大，不能从根本上解决重金属污染土壤上的粮食安全生产问题，而且处理不善易引起二次污染［２－７］。前人对重金属镉在水稻植株上的积累分布进行了一些研究，如张亚丽［８］、周启星等［９］、莫争等［１０］、吴燕玉等［１１］研究了重金属镉在水稻植株中的积累分布规律，张潮海等［１２］、吴启堂等［１３］、蒋彬等［１４］、李正文等［１５］、程旺大等［１６］研究了不同水稻品种间水稻籽粒对重金属镉积累的差异。这些研究结果表明，重金属镉在水稻植株中不同部位的积累有很大的差异；不同水稻品种对重金属镉的吸收积累存在显著的基因型差异；通过选育镉低积累水稻品种，可以得到在重金属镉中度或轻度污染的土地上生产籽粒重金属镉含量不超标的水稻品种［１７］。但是在不同浓度的土壤镉胁迫下，不同水稻品 种籽粒对重金属镉积累的规律和差异性，以及籽粒中镉低积累水稻品种的筛选方法还需要进一步研究。本研究通过６个水稻品种、５个重金属镉浓度梯度的实验，对水稻籽粒中重金属镉含量的积累规律进行了研究。 １ 材料与方法 １．１ 供试水稻材料与试验设计 试验在中国水稻研究所富阳试验基地进行。土壤为潴育性水稻土亚类，斑纹化硬泥田土属，青紫泥土种。按常规方法［１８］测定土壤的主要理化性状：有机质含量３６．９ｇ／ｋｇ、全氮２．７３ｇ／ｋｇ、全磷０．６０ｇ／ｋｇ、全钾２０．１ｇ／ｋｇ、碱解氮２３２ｍｇ／ｋｇ、铵态氮９．７ｍｇ／ｋｇ、速效磷２５．２ｍｇ／ｋｇ、速效钾６５ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ值６．５。 供试水稻品种为Ⅱ优３０２７、丰两优１号、河田香稻、协优９３０８、合系２２－２和佳禾早占。采用土培盆栽，盆上口为方形，长４０ｃｍ、宽２５ｃｍ、高２５ｃｍ，每盆装土２０ｋｇ。２００４年５月１６日播种，６月１６日移栽，每盆６穴，单本插植；每处理种３盆作为３个重复。每盆一次性施入Ｎ、Ｐ、Ｋ含量均为１５％的复合肥３ｇ作基肥。 重金属镉（ＣｄＣｌ２）处理的土壤镉含量分别为０．７８、０．９９、２．６９、６．０１、１０２．５３ｍｇ／ｋｇ，分别记为Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４，每 收稿日期：２００５－０７－１８；修改稿收到日期：２００６－０８－０７。 基金项目：农业部结构调整重大专项资助项目（０４－０１－０２Ａ）。 第一作者简介：杨春刚（１９７３－），男，硕士研究生。 ０６６中国水稻科学（ＣｈｉｎｅｓｅＪＲｉｃｅＳｃｉ），２００６，２０（６）：６６０～６６２ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｉｃｅｓｃｉ．ｃｎ；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｉｃｅｓｃｉｅｎｃｅ．ｏｒｇ
项目名称中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术 推荐单位湖南省农科院 项目综述查看 主要完成人 1.纪雄辉 项目主持，项目整体研究思路设计，统筹全面工作，协调项目组成员分工合作。同时，全程参与科研工作，分析和解决学术问题。 旁证材料：专利“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的钝化方法（ZL200910227135.0）”、“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的土壤调理剂及对土壤进行改良的方法（ZL201010583765.4）”（均排名第一）；论文：“污染稻田水分管理对水稻吸收积累镉的影响及其作用机理”（排名第一）、“水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理”（排名第二）。 2.刘昭兵 全面协助组织项目实施，确定攻关技术路线，制订实施方案。主要负责指导并参与降低土壤镉生物有效性的化学钝化技术、阻控镉向籽粒迁移的离子颉颃技术、降低稻米镉积累的淹水调理技术以及与土壤性质和污染程度相适应的稻米镉超标控制技术体系的研究，同时，对项目进行过程中出现的问题组织讨论。 旁证材料：专利“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的钝化方法”（排名第二）；论文“水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理”、“碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制”（均排名第一）。 3.彭华 全面协助组织项目实施，确定攻关技术路线，制订实施方案。主要负责降低土壤镉生物有效性的化学钝化技术的研究，通过筛选和应用方法试验，研发出无二次污染的工业废弃物纸厂滤泥、铝厂赤泥2种高效钝化剂及其施用方法。 旁证材料：专利“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的钝化方法”（排名第四）；论文“水分
管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理”（排名第三）、“碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制”（排名第四）。 4.柳伏龙 主要参与阻控镉向籽粒迁移的离子颉颃技术研究，开发出由硒、锌元素组成的富硒叶面肥，并研究出高效降低水稻籽粒富集镉的施用方法。全面负责组织、实施长沙地区中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术的推广应用工作。 旁证材料： 专利：富硒有机营养调节剂及其制备方法（ZL200710035790.7）（排名第二）；降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法（201110247132.0）（排名第一） 5.彭志红 主要负责中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术的推广应用工作。 6.戴金鹏 主要参与布置于长沙县的利用赤泥、滤泥及石灰等材料为主的化学钝化技术田间试验管理工作，并全面负责组织、实施长沙县等地区中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术的推广应用工作。 主要完成单位湖南省土壤肥料研究所，长沙三元农业科技有限公司 主要知识产权证明目录查看
大米镉超标的原因 2013年，湖南省攸县的3家大米厂生产的大米在广东省广州市被查出镉超标。“镉大米”再次进入人们的视线，引起大家的关注，虽然这么多年过去了，但是镉大米留给人们的阴影始终未散去。那么，究竟什么是“镉大米”？哪些地区的大米出现过镉污染的问题呢？ 什么是“镉大米”？ 镉大米，一般指镉含量超标的大米。镉通常通过废水排入环境中，再通过灌溉进入食物，水稻是典型的“受害作物”。过度使用化肥使土壤中镉含量超标，引起稻谷的吸收是原因之一。一些磷肥和复合肥中镉含量超标，会使土壤和作物吸收到不易被移除的镉。空气和水镉污染也会导致水稻在生长过程中吸收大量的镉。 镉大米的分布区域 根据诚邻粮食的知食库内容，总结了镉大米的以下分布区域： ●四川德阳地区 中国地质大学2008年研究显示，绵竹、什邡等地居民大米、小麦镉摄入量超标2倍至10倍。 ●贵州铜仁万山特区 中科院地球化学所2010年研究显示，成人通过稻米平均每天摄入汞49微克之多。 ●广西阳朔兴坪镇 多位村民疑似“骨痛病”初期症状。 ●广东大宝山矿区 中山大学2010年研究显示，21个水稻品种镉和铅超标率分别达100%和71%。 ●江苏常熟 常熟市高风险区水稻籽粒出现重金属污染，稻米中铅、镉、贡、镍超标严重，其中铅最为严重。 ●湘西凤凰铅锌矿区 中科院地理所2008年研究表明，稻米铅、砷污染严重。 ●湖南株洲马家河镇新马村 稻米镉污染主要来自一公里外的湘江。 ●辽宁李石开发区 辽宁石油化工大学2008年研究显示，水稻中铅含量超标。 ●浙江遂昌 浙江丽水卫生防疫站1987年研究显示，遂昌金矿附近污染区稻米镉含量严重超标。●江西大余钨矿区 江西有色地质4队1997年研究显示，水稻镉超标。 为什么这些地区会有镉大米？ 首先，采矿企业对环境保护不够重视，没有相应的环境保护措施，重金属排污被放
EMS突变体致变基因鉴定 在植物遗传学研究中，研究者除了采用传统的正向遗传学手段外，反向遗传学也得到广泛应用。采用各种物理或化学突变，导致遗传物质发生突变，进而根据突变性状来研究变异基因的生物学功能。在众多的致突变手段中，EMS突变技术由于导致的突变多为单碱基突变，且遵循C>T突变规律，在近代遗传学研究中得到广泛的应用。常规的对突变基因的鉴定多采用建立F2连锁群体，通过分子标记进行图位克隆，研究的周期长、工作量大且过程繁琐。随着高通量测序技术的快速发展，实现了在短期时间内获得植物的基因组信息，为研究突变体的突变基因的鉴定提供了一条新的研究途径。 根据对研究材料中突变基因的信息不同可以分为两种策略： 方案一：对于已经比较纯合的突变体植株，可以直接对野生型植物和突变体植株进行深度测序，通过对野生型和突变体中的变异信息的分析，直接对导致表型的致变位点进行鉴定。 方案二：对于没有初步定位突变位点信息的材料，可以对突变植株的自交F2后代中，选择具有突变表型的植株进行混合测序，突变位点在混合群体中应该处于高度纯合而极低的杂合度，因此通过对全基因组中位点进行扫描，从而定位到突变位点。该方法特别适合于大量突变体的鉴定，可以同时鉴定大量的株系，且群体建立方法简便，工作量低。
变位点，并定位突变基因，然后对可能的突变基因的表达进行检测。 方案二：如果没有定位信息，可以将多株具有突变表型的F2个体的DNA按等量混合，并进行低深度（30X）测序，即可减少工作量
又可降低测序成本。由于EMS诱变F2代中具有表型的多为隐性纯合突变，突变基因所在区间为纯合子，为了减少假阳性出现，结合分析该区间的杂合度综合分析，获得突变位点后在扩大样品群体中进一步验证，即可定位导致突变表型的位点和基因。 水稻、拟南芥、玉米等重要模式和粮食作物已经完成了基因组的完整测序，为基于高通量测序技术的突变基因的鉴定奠定了丰富的资源基础。该方案的实施将为加快作物突变体的鉴定具有重要的推动作用，并为作物功能基因组研究提供了一种高效、便捷的技术手段。该方案一中针对具有明显表型的突变体方案包括以下三个步骤：（1）测序样本的选择及测序深度的确定 选择连续多代自交的突变体植株，以及野生型植株个体，提取基因组DNA，按照标准的Illunima 建库流程，建立插入片段为350bp 的文库，根据不同作物基因组大小进行30X测序。 （2）基因组重测序数据的获得与生物信息学分析 通过对测序数据的质控之后，将获得的reads同野生型基因组序列进行，找出测序数据中的SNP、InDel，对全基因组的SNP纯合度进行分析，找出可能的突变位点，并进一步采用其他分析软件进行确认，从而锁定出突变表型相关位点及基因。 （3）突变位点的鉴定和扩大群体中验证 根据生物信息学获得突变位点信息，利用Sanger测序进一步在突变体中进行验证。
作者简介 易泽夫（1973-），男，湖南长沙人，硕士，高级农艺师，从事 农产品质量安全管理工作。*通讯作者 收稿日期2014-04-11 镉是环境中毒性最强的重金属元素之一，位于元素周期表中第二副族，也是《重金属污染综合防治“十二五”规划》重点监控与污染物排放量控制的5种重金属之一；具有生物迁移性强、极易被植物吸收和积累的特点，对动植物和人体均可产生毒害作用[1]，严重时甚至会造成骨痛病、高血压、肾功能紊乱、肝损害、肺水肿等疾病[2]；据统计，我国每年生产的镉含量超标农产品和动物造成累积性毒害品达146万t [3]，镉污染的农田面积已超过28万hm 2，年产镉超标农产品达150万t [4]，我国市场上常见的市售大米约10%存在镉超标[5] ，对环境经济和人类的身体健康造成了极大的隐患。近年来湖南浏阳、云南曲靖以及广西河池地区先后发生的镉污染事件[6]造成了极大的影响，因此控制镉污染，加大对镉污染土壤修复力度已经势在必行，笔者对目前最新镉污染土壤修复的方法予以全面概述，着重于镉污染土壤的生物修复，旨在为后续的研究提供参考。 1农业生态修复 农业生态修复措施是指因地制宜选择耕作管理制度来 减轻重金属危害，主要包括农艺修复措施和生态修复措施。农艺修复措施一般是通过耕作制度的改变，辅以多种植物组合间作、轮作以及套作或者通过向镉污染土壤中加入能结合游离态的镉形成有机络合物的有机肥，从而达到有效减少土壤中镉的含量、降低植物对镉的吸收的目的，实现土壤中镉的迁移、吸收和降解 [7-8] 。我国在生态修复措施方面研 究较多，一般通过调节包括土壤水分等在内的生态因子来实现对污染物所处环境介质的调控[9]。农业生态修复措施既能保持土壤的肥力，又能促进自然生态循环和系统协调的运作，但存在着修复时间长、见效慢等不利因素。 2物理修复 镉污染土壤修复常用的物理方法有客土法、换土法、翻 土法、电动力修复法等；客土法、换土法、翻土法是常用的物理修复措施，通过对污染地土壤采取加入净土、移除旧土和深埋污土等方式来减少土壤中镉污染。汪雅各等[10]进行客土深度改良试验，使青菜体内镉等浓度平均下降50%~80%；目前英、美、荷、日等国家先后实现了此法的应用，但由于其投资成本大、易发生二次污染和降低土壤肥力而难以广泛推广[11] 。电动力修复主要是通过在污染土壤两侧施加直流电 压，使土壤中的污染物质在电场作用下富集到电极两端，从而去除污染土壤中的重金属，目前该技术己应用于Cu 、Cd 、 Pb 、Zn 、Cr 、Ni 等重金属污染土壤的修复。Karim et al [12]采用电 动和水动相结合的方法对重金属污染土壤修复100h 后，土壤中约97%污染物被成功去除。物理法修复镉污染土壤简单、快速，但并没有真正将镉污染从土壤中去除，具有潜在的危害性，加上此法需要大量的财力、人力和物力，不适宜于大面积的镉污染土壤治理。 3化学修复 化学修复是指通过向污染土壤中投入化学改良剂，对 重金属进行固定转换、溶解抽提和提取分离，从而减少污染土壤中的重金属含量，改变土壤环境条件；化学固定、淋洗和提取是镉污染土壤化学修复较常见的方法。周国华研究发现土壤中活动态镉与稳定态镉可以相互转化[13]。碱性改良剂[14-15]（石灰、钙镁磷肥等）、黏土矿物[16]（沸石、海泡石等）、拮抗物质[17-18]（硫酸锌、稀土镧等）和有机质[19-20]（泥炭、有机堆肥等）是较为常用的镉污染修复化学材料；除此之外，一些金属螯合剂和表面活性清洗剂目前也逐渐应用于镉污染土壤修复[21]。化学修复是在污染土壤基础上进行的，简单易行。但它只是改变了镉在土壤中存在的形态，并没有真正意义上去除镉污染，存在再度活化危害的可能性，不是一种永久性的修复措施。 4生物修复 生物修复是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改 良重金属污染。镉污染土壤修复一般有动物修复、植物修复和微生物修复。 4.1动物修复 土壤中的某些低等动物如蚯蚓、鼠类能吸收土壤中的 重金属，从而在一定程度上降低土壤中重金属含量[22]；目前该技术对重金属镉污染修复的研究仍局限在实验室阶段[23]，敬佩等[24]通过在重金属污染土壤中接种蚯蚓发现：蚯蚓对镉具有较强的富集能力，富集量随着蚯蚓培养时间的延长而逐渐增加。但受低等动物生长环境等因素制约，其修复效率一般，并不是一种理想的修复技术。 4.2微生物修复 土壤中的某些微生物对重金属有吸收、沉淀、氧化还原 作用，可以减轻土壤中重金属的毒性；主要是通过改变土壤中重金属离子的活性，微生物细胞吸附富集重金属以及促进超富集植物对重金属的吸收来实现污染土壤的修复；江 镉污染土壤修复技术研究进展 易泽夫1 余杏2 吴景1，2* （1湖南省长沙市农产品质量监测中心，湖南长沙410003；2 湖南农业大学） 摘要简单描述了镉污染对粮食安全、生活环境和人体健康的危害；详细介绍了国内外包括农业生态修复、物理修复、化学修复和生物修复在内的镉污染土壤修复技术的概念、优势及制约因素；着重阐明了植物修复技术的研究现状和应用前景，为镉污染土壤修复提供参考和基础。 关键词镉污染；土壤修复；生物修复；研究进展中图分类号X53文献标识码A 文章编号1007-5739（2014）09-0251-03 资源与环境科学 现代农业科技２０14年第9期251
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910379866.0 (22)申请日 2019.05.08 (71)申请人 中国科学院植物研究所 地址 100093 北京市海淀区香山南辛村20 号 (72)发明人 漆小泉 张英春 冯来宝 池旭 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 魏少伟 (51)Int.Cl. C12Q 1/6895(2018.01) C12Q 1/686(2018.01) C12N 15/11(2006.01) (54)发明名称 一种筛选水稻突变体的方法 (57)摘要 本发明公开了一种筛选水稻突变体的方法。 本发明公开的筛选水稻突变体的方法包括：利用 多重PCR富集待测水稻中的目标DNA片段，得到富 集的目标DNA片段；对富集的目标DNA片段测序， 得到待测水稻目标DNA片段序列；比较待测水稻 目标DNA片段序列与野生型水稻目标DNA片段的 序列，确定待测水稻目标DNA片段是否发生突变， 以确定待测水稻是否为突变体。实验证明，利用 本发明的方法可成功检测目标DNA片段是否发生 突变， 进一步可用于筛选突变体。 权利要求书3页 说明书43页序列表1页 附图7页CN 110218811 A 2019.09.10 C N 110218811 A
权 利 要 求 书1/3页CN 110218811 A 1.鉴定生物目标DNA片段突变的方法，包括： 1)利用多重PCR富集待测生物中的目标DNA片段，得到富集的目标DNA片段；所述利用多重PCR富集待测生物中的目标DNA片段包括利用多重PCR方法扩增得到目标DNA片段，实现目标DNA片段的富集；所述多重PCR方法，包括：利用成套引物对目标DNA片段进行PCR扩增，得到PCR产物，将该PCR产物记为PCR产物1；所述成套引物满足如下a1)、a2)和a3)：a1)所述成套引物由n个引物对组成，n为大于等于2的自然数； a2)所述成套引物中的每个引物对的因素J小于50％，所述因素J为引物对的反向引物与所述成套引物的其它引物形成引物二聚体的个数占所述成套引物中引物个数的百分比； a3)所述成套引物中的每个引物对的9个因素中至多一个因素不在标准范围内；所述9个因素为因素A、B、C、D、E、F、G、H和I； 所述因素A为引物对的反向引物的GC含量； 所述因素B为引物对的反向引物的TM值， 所述因素C为目标片段的GC含量； 所述因素D为从目标片段上游400bp处至该目标片段下游400bp处间的DNA片段的GC含量； 所述因素E为目标片段的结构自由能； 所述因素F为目标片段及目标片段下游150bp的连续DNA片段的结构自由能； 所述因素G为目标片段及目标片段上游150bp的连续DNA片段的结构自由能； 所述因素H为引物对的正向引物3’末端5个核苷酸的结构自由能； 所述因素I为引物对的反向引物与所述成套引物的其它引物中部连续大于等于5个核苷酸所形成的多个双链DNA的TM值总和； 所述9个因素的标准范围如下： 35％≤所述因素A≤60％； 68℃≤所述因素B≤79℃； 30％≤所述因素C≤70％； 30％≤所述因素D≤70％； 15kcal/mol≤所述因素E的绝对值≤70kcal/mol； 所述因素F的绝对值＜100kcal/mol； 所述因素G的绝对值＜100kcal/mol； 4kcal/mol≤所述因素H的绝对值≤10kcal/mol； 所述因素I＜100℃； 2)对所述富集的目标DNA片段测序，得到待测生物目标DNA片段序列； 3)比较所述待测生物目标DNA片段序列与野生型生物所述目标DNA片段的序列，确定所述待测生物目标DNA片段是否发生突变：所述待测生物目标DNA片段序列与野生型生物所述目标DNA片段的序列相同，所述待测生物目标DNA片段未发生或候选未发生突变；所述待测生物目标DNA片段序列与野生型生物所述目标DNA片段的序列不同，所述待测生物目标DNA 片段发生或候选发生突变。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述成套引物中各引物对的正向引物含有相同的序列，记为正向引物共同序列；各引物对的反向引物含有相同的序列，记为反向引物 2