不同基因型水稻籽粒对镉积累的差异

镉（Cd）是植物生长的非必需元素，在环境中，具有很强的生物毒性，易迁移，活性持久，对土壤微生物群落，土壤环境质量和植物生长发育具有巨大危害[1-3]。

WHO确定镉是优先研究的食品污染物，土壤镉污染不但会影响农作物的产量和品质，对生态系统构成潜在的威胁[4-6]，而且镉一旦进入食物链还会对人体健康造成危害[7-8]。

有研究表明，镉污染的农产品后可能导致机体的正常代谢机能紊乱，影响人们肾脏功能，导致骨质疏松和身体疼痛，破坏正常细胞的酶活性，甚至增加人体细胞癌变的风险[9]。

我国部分耕地的重金属污染，对生态环境、食品安全、人体健康及农业发展存在严重威胁[10-11]。

2014年4月17日，环境保护部会同国土资源部发布《全国土壤污染状况调查报告》，首次公布了我国土壤污染状况。

调查结果显示，全国农田土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，其土壤重金属点位超标率达19.4%，而镉的点位超标率为7.0%[12]。

污水灌溉作为一种水处理和水利用的方式曾经在世界各地广泛应用。

在我国，局部地区小规模利用城市工业和生活污水灌溉农田也已有近100年的历史，大规模的污灌始于20世纪50年代。

污水灌溉在解决城市污水排放和农业生产用水来源问题的同时，造成了一些污灌区农田土壤的重金属超标，土壤中重金属不能被微生物分解而在土壤中积累，或通过下渗作用进入地下水，并能通过食物链进入人体，危害人体健康，土壤重金属污染是人类面临的重要的环境问题之一[1，4]。

在干旱缺水的北方污灌地区，由于长期污水灌溉造成农田土壤重金属严重污染，其中土壤镉超标最为严重，其平均值达到1990年土壤重金属元素全国背景值的5.75倍，污灌区农田土壤中镉明显积累，存在很大的生态风险[13-14]。

大量研究已证实，作物对重金属的积累富集存在显著的品种差异。

杨惟薇[15]等通过土培试验的方法研究10个玉米不同品种对重金属铅和镉的吸收积累，发现广甜3号对镉的积累量最小。

低镉积累水稻品种镉低积累的生物学机制
低镉积累水稻品种的镉低积累的生物学机制主要涉及以下几个方面：
1.镉的吸收和转运：低镉积累品种的水稻根系对镉的吸收较弱，转运至茎叶等地上部分的镉含量也相对较低。

因此，降低镉的吸收和转运是低镉积累品种的重要特征之一。

2.镉的结合和储存：低镉积累品种的水稻体内存在较多的镉结合蛋白和储存蛋白，这些蛋白质可以与镉离子结合，形成不易释放的复合物，从而降低镉离子的生物毒性和在体内的积累。

3.镉的排泄：低镉积累品种的水稻可以将吸收的镉通过排泄的方式排出体外，从而降低体内的镉积累。

这主要涉及到镉的运输和排泄蛋白的作用。

4.抗氧化系统的调节：镉在体内会引起氧化应激反应，导致氧化损伤。

低镉积累品种的水稻抗氧化系统可以更好地应对这种氧化应激，从而降低镉对细胞的损伤。

综上所述，低镉积累水稻品种的镉低积累的生物学机制是多方面的，包括降低镉的吸收和转运、增加镉的结合和储存、促进镉的排泄以及调节抗氧化系统的反应等。

这些机制的协同作用，使得低镉积累品种的水稻能够在高镉环境中生长，并保持较低的镉积累水平。

水稻重金属镉吸收和转运的分子遗传机制研究进展丁仕林;刘朝雷;钱前;高振宇【摘要】镉是对人体健康具有高度毒害作用的重金属元素之一.人体摄入镉的主要来源是食用镉超标的稻米,因此研究水稻对镉吸收、转运、积累的遗传机制尤为重要.目前,虽然水稻镉积累的遗传通路尚未完全明晰,但已明确了一些重要基因在稻米镉积累过程中的调控作用.本文就镉胁迫对水稻的危害、水稻品种间镉积累量的变异、水稻镉积累相关QTL、水稻镉吸收转运相关基因的研究进展及其育种利用加以综述,探讨了未来研究的方向.【期刊名称】《中国水稻科学》【年(卷),期】2019(033)005【总页数】8页(P383-390)【关键词】水稻;镉;镉吸收;镉转运;分子遗传机制【作者】丁仕林;刘朝雷;钱前;高振宇【作者单位】中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室, 杭州 310006;中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室, 杭州 310006;中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室, 杭州 310006;中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室, 杭州310006【正文语种】中文【中图分类】Q945.78;S511.034镉是对植物和人类都具有高度毒性的重金属元素。

近年来，由于工业“三废”不合理排放、固体废弃物处理不善、污水灌溉、污泥农用以及施用含有重金属元素的肥料等原因，导致土壤中重金属镉含量剧增，镉污染问题日益严重[1]。

镉在人体内的半衰期为10~35年，主要通过食物链进入人体内[1]。

镉进入人体后主要在肾脏积累，并在体内不断富集。

即使低水平的慢性镉摄入，同样会对人体的骨骼和呼吸系统造成危害，引起一系列疾病。

因此，世界卫生组织已将镉划为一级致癌物质[2-4]。

水稻作为世界重要的粮食作物之一，是亚洲各国人民的主食。

水稻作为食物链的初级生产者，当生长于有毒重金属污染的土壤中时，过量的有毒重金属在其根、茎、叶以及籽粒中大量积累，不仅阻碍水稻的正常生长发育，而且严重影响稻米品质，进而危及人体健康[5-6]。

稻米中镉的分布规律及降镉方法研究进展作者：刘旸易翠平来源：《粮食科技与经济》2018年第01期[摘要]水稻是一种镉蓄积作物，在镉污染土壤中，镉由水稻根部吸收并有少量向水稻地上部分转移从而进入到人们食用的稻米籽实中。

在稻米籽实的各结构中，镉浓度的排序为米糠>胚>胚乳>稻壳，但在镉的总含量上胚乳占据绝大优势。

稻米籽粒中镉主要是和大米蛋白结合，含量10%左右的大米蛋白积蓄了60%以上的镉。

目前常用的镉米降镉方法大致可分为碾米精加工、溶剂浸提、组分分离、微生物发酵四大类，其中碾米精加工方法简单，但降镉效果有限，只适用于镉含量超标较低的大米；溶剂浸提法降镉效果好但需满足一定工艺条件且对大米品质有影响；组分分离法降镉效果好，但后续产品利用的只有大米淀粉；微生物发酵法降镉效果优良，但处理过后的镉米只适用于发酵产品的开发。

四种降镉方法各有特点，能有效起到镉米降镉作用，同时也都待改良完善。

[关键词]稻米；镉；降镉方法中图分类号：P618.81 文献标识码：A DOI：10.16465/431252ts.201801252007年，潘根兴教授通过调研，发现市面上有10%的大米存在着镉超标问题，镉大米事件开始引起了科研工作者的关注，如何加工利用这类大米，使其达到国家标准也成为研究热点。

本文将对近年来有关稻米中镉的分布规律和降镉方法的相关研究进展进行总结，以此为镉大米的研究及加工利用提供参考。

1稻米中镉的富集及分布1.1稻米对镉的吸收能力与分布规律众多研究表明，不同农作物之间对不同重金属的吸收能力存在差异，稻米是对镉富集能力突出的农作物。

李铭红等对不同农作物对重金属镉的吸收能力做了研究，得出不同农作物对镉富集系数的排序为水稻>大豆>大麦>玉米>小麦。

美国重金属研究专家ChaneyRL也指出水稻属于镉强积累的农作物，水稻是对镉吸收最强的大宗谷类作物。

此外，稻米对于不同的重金属的富集能力也尽不相同，稻米对土壤中镉的吸收能力较明显的高于铜、锌、汞、砷、铅等重金属。

基于镉污染的重金属低积累优质水稻品种筛选摘要：为筛选出适宜我县种植的重金属低积累、高产量的优质稻品种，在土壤镉污染高于风险值的农用地上，开展18个水稻丰产性表现良好的品种筛选试验。

结果表明，18个供试水稻品种中稻及再生稻总产量排前五名的分别是德优4727、隆平4号、花优357、宜香优2115、正优538；中稻、再生稻籽粒中汞、镉、铬、铅含量均低于限量指标。

从18个供试水稻品种中稻、再生稻籽粒重金属含量及丰产性的角度考虑，筛选出的重金属低积累、高产量的优质稻品种是德优4727、隆平4号、花优357、宜香优2115、川华优320。

主题词：重金属低积累优质稻品种筛选近年来随着经济社会的大力发展，对生态环境产生较大影响，土壤重金属成为一项环境问题受到人们关注。

研究表明，土壤重金属不仅对植物、土壤动物、土壤酶存在一定影响，在食物端给人类也带来危害[1]，其中镉污染问题较为突出[2]。

目前，针对此问题已经有多种技术修复措施[3-4]，同时水稻作为我国最为重要的粮食作物，保障水稻安全生产亦受到广泛关注[5-6]。

富顺县作为水稻种植大县，还是“再生稻之乡”，水稻-再生稻生产同时面对数量和质量安全的挑战。

因此，针对18个水稻丰产性表现良好的品种，开展重金属低积累优质稻品种筛选试验，以了解稻谷中重金属含量、经济性状及产量结果，为挑选适合我县粮食安全生产的水稻品种提供数据参考依据。

1 材料与方法1.1供试土壤试验地位于富顺县古佛镇凤仪村，面积2.4亩，前茬为中稻-再生稻，成土母质为沙溪庙组，供试土壤类型为水稻土-渗育水稻土-渗紫泥田-大泥田，土壤质地为重壤土，地力水平中上。

试验地施肥栽秧前和再生稻收获时，分别采集耕层土壤，进行土壤重金属含量检测，检测结果详见表1。

从土壤重金属检测结果来看，供试土壤中镉（Cd）含量高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（试行）中规定的农用地土壤污染风险筛选值（0.8 mg/kg），低于规定的风险管制值（4.0 mg/kg），可能存在食用农产品不符合质量安全标准等土壤污染风险。

一种降低水稻籽粒镉含量的育种方法随着工业化和农业化的发展，土壤中镉元素的含量逐渐增加，导致水稻种植区域的土壤镉污染日益严重。

镉是一种有害重金属，会被水稻吸收并富集在籽粒中，对人体健康造成潜在威胁。

因此，降低水稻籽粒中镉含量成为了目前水稻育种的一项重要任务。

降低水稻籽粒镉含量的育种方法可以从以下几个方面入手：1. 筛选镉含量较低的亲本材料：通过对不同水稻品种进行大规模筛选和比较，选择出镉含量较低的亲本材料作为育种的起点。

这样可以减少后续育种过程中的难度，提高育种效率。

2. 利用分子标记辅助育种：利用分子标记技术对水稻进行遗传分析，筛选出与镉吸收、转运和积累相关的基因。

通过这些基因的检测和分析，可以在育种过程中选择出镉含量较低的水稻品种，从而降低水稻籽粒中的镉含量。

3. 交叉杂交培育新品种：通过对镉含量较低的亲本材料进行交叉杂交，在后代中筛选出镉含量更低的优良品种。

这种方法可以通过搭配不同的亲本材料，使得后代的遗传多样性增加，从而提高镉含量的降低效果。

4. 利用基因编辑技术：近年来，基因编辑技术的发展为降低水稻籽粒镉含量提供了新的途径。

通过基因编辑技术修饰水稻中与镉吸收、转运和积累相关的基因，可以实现减少镉在水稻中的富集。

这种方法能够更加精确地改变水稻基因组中的特定序列，对于降低水稻籽粒镉含量具有巨大潜力。

5. 配套栽培管理措施：除了育种方法外，配套的栽培管理措施也可以降低水稻籽粒镉含量。

比如，选择合适的种植地点，避免重金属镉的污染；合理施肥，避免过量施肥导致土壤中镉含量升高；加强田间管理，及时清除杂草和病虫害，保证水稻的生长健康等。

降低水稻籽粒镉含量的育种方法包括筛选亲本材料、利用分子标记辅助育种、交叉杂交培育新品种、利用基因编辑技术以及配套的栽培管理措施。

这些方法的应用可以有效减少水稻籽粒镉含量，保障水稻的质量安全，减少镉对人体健康的潜在风险。

通过持续的科研和实践探索，相信在不久的将来，我们能够培育出更多镉含量低的优良水稻品种，为农业生产和人民健康做出更大贡献。

镉低积累玉米水稻品种的筛选董欣欣孙保亚杨双王月郭志磊刘彦陈晔（沈阳市现代农业研发服务中心（沈阳市农业科学院），辽宁沈阳110034）摘要：以近年在沈阳市普遍种植的26个玉米品种和20个水稻品种为材料，在沈阳市中国科学院沈阳应用生态研究所的沈阳农田生态系统国家野外科学观测站（新民屯站区）和沈阳市于洪区闸上村分别进行镉低积累玉米品种和镉低积累水稻品种的筛选。

结果表明：玉米籽粒中镉含量在0.004~0.019mg•kg-1，水稻籽粒中镉含量在0.035-0.128mg-kg-1。

在土壤镉含量为1.30mg-kg-1和0.45mg-kg-1的条件下种植玉米和水稻，玉米籽粒和水稻籽粒中镉最高含量分别为0.019mg-kg-1和0.128mg-kg-1，其籽粒均符合食品中污染物限量标准；筛选出低积累玉米品种5个、低积累水稻品种4个，可作为镉污染地区玉米、水稻品种推广种植。

关键词：镉污染；品种筛选；农田；安全利用中图分类号：S-3文献标识码：A同一植物的不同品种对重金属的吸收积累存在一定差异。

张洋等对32个不同油菜品种镉（Cd）吸收累积特征的研究发现，不同品种之间积累Cd的能力存在显著差异。

很多谷类作物吸收重金属的能力也存在品种差异。

对43个不同品种的水稻盆栽试验发现，Cd含量在常规籼稻精米、稻谷中最咼，而在常规粳稻中最低。

类似的盆栽试验发现，46个不同水稻品种糙米含Cd量差异显著，变化范围在0.428~2.558mg-kg-1。

作物吸收重金属的种间差异在大白菜、马铃薯、玉米中均有体现。

本试验筛选对重金属Cd低积累的玉米、水稻品种，使之适合种植在中、低污染农田土壤中，其可食部的重金属含量达到国家食品安全生产标准的要求，并将这类品种在沈阳市推广种植，实现农产品的安全种植生产。

1材料与方法1.1试验地点中国科学院沈阳应用生态研究所的沈阳农田生态系统国家野外科学观测站（新民屯站区）：土壤pH6.49,有机碳17.0g-kg-1,CEC为17.25cmol-kg-1,全氮1.71g-kg-1,全磷 1.62g-kg-1,全钾20.0g-kg-1,总镉1.30mg-kg-1。

美鑫隆叶面阻控剂对水稻产量与稻米镉积累量的影响摘要美鑫隆叶面阻控剂对水稻产量与稻米镉积累量的影响研究表明，于水稻抽穗30%~50%及齐穗期叶面喷施美鑫隆叶面阻控剂，抽穗灌浆成熟进程加快，提高千粒重，汝城、赫山和双峰试验点分别增产9.14%、8.35%和9.03%；同时稻米中的镉含量大幅度下降，汝城、赫山和双峰试验点稻米中的镉含量分别下降56.05%、60.34%和42.64%。

关键词水稻；美鑫隆叶面阻控剂；产量；镉含量；影响。

美鑫隆叶面阻控剂是依托国家重点研发项目“重金属污染耕地安全利用技术和产品研发”，湖南美鑫隆生态环保科技有限公司与农业农村部环境保护科研监测所联合研发的一款新型、高效叶面肥，该肥料在水稻上的应用效果至今未见报道。

为了探讨美鑫隆叶面阻控剂对水稻产量与稻米镉积累量的影响，为今后推广使用提供依据，笔者于2020年在郴州汝城、益阳赫山及娄底双峰进行水稻孕穗后期叶面喷施美鑫隆叶面阻控剂的田间对比试验[1-2]，现将试验情况报告如下。

1 材料与方法1.1 试验地概况试验田为水稻土，肥力水平中等。

土壤基本理化性状：耕层有机质40.51~45.22 g kg-1，全氮0.12~0.16%，全磷0.18~0.02%，全钾1.05~1.20%，速效钾80.55~84.96 mg kg-1，速效磷13.22~17.10 mg kg-1，pH值为5.42~5.56，阳离子交换量18.1~18.8 cmol kg-1。

1.2 试验材料供试肥料名称：美鑫隆叶面阻控剂；主要技术指标：锌+锰≥10%；湖南美鑫隆生态环保科技有限公司生产。

1.3 试验设计1.3.1 田间试验设计试验设三个处理、重复三次、随机排列、小区面积20 m²。

处理1：常规施肥；处理2：常规施肥+等量清水；处理3：在常规施肥的基础上，于水稻齐穗开花期喷施美鑫隆叶面阻控剂。

1.4 肥料施用方法1.4.1 常规施肥2020年6月中旬深耕施底肥，每亩施肥方案为：基肥（ 50 kg复合肥，其中含氮20%、磷15%、钾7%） + 两次追肥（分蘖肥8 kg尿素和穗肥8 kg尿素）。

OsNramp5基因变异影响水稻重要农艺性状的研究进展李小秀;吕启明;袁定阳
【期刊名称】《中国水稻科学》
【年(卷),期】2022(36)6
【摘要】筛选和培育镉(Cd)低积累水稻品种是解决稻米镉污染问题最经济、有效的办法。

现有研究表明OsNramp5是介导水稻Cd吸收最重要的基因,其功能缺失后,水稻籽粒Cd含量极显著下降,但同时会影响水稻必需元素锰(Mn)的吸收,而在前人关于OsNramp5变异影响水稻生长发育的研究中,结论并不一致。

系统了解OsNramp5基因变异对水稻重要农艺性状的影响有助于推动低Cd优质水稻新品种的培育。

本文重点对OsNramp5基因变异对水稻中金属离子的含量,水稻的生长发育、产量性状及米质的影响进行了综述,以期为利用OsNramp5基因突变选育低Cd积累水稻品种提供参考。

【总页数】10页(P562-571)
【作者】李小秀;吕启明;袁定阳
【作者单位】湖南大学研究生院隆平分院;湖南杂交水稻研究中心/杂交水稻国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】S51
【相关文献】
1.不同种植方式对水稻农艺性状的影响研究进展
2.水稻编织布育秧中旱育保姆剂量对水稻经济性状和农艺性状的影响
3.水稻分蘖期耐淹能力评价及不同淹涝强度对重要农艺性状的影响
4.水稻重要农艺性状调控基因及其育种利用研究进展
5.我国水稻重要农艺性状分子遗传研究进展及在育种上的应用
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