水稻富集镉砷的关键部位、生育时期及相关元素的研究
水稻作为我国第一大粮食作物对重金属Cd、As具有很强的富集性，进而直接威胁人体健康影响粮食安全，所以控制稻米中Cd、As的累积至关重要。而研究水稻富集Cd、As的机理是解决稻米中Cd、As污染不可或缺的重要途径，但这些机理尚不清楚。因此本论文利用转录组学、离子组学、稳定性同位素示踪技术从Cd、As在水稻不同部位间的分配转运机制、Cd、As在转运过程中与其它元素的互作机制和不同生育时期对Cd的吸收机制三大方面，探宄水稻吸收、分配、转运Cd、As的机理，主要研究成果如下: 1、在广西省都安县Cd、As复合污染的大田中种植21种不同基因型的水稻，利用电感耦合等离子体质谱仪测定不同基因型水稻14个不同部位中Cd、As和其它14种矿质元素的含量，并利用转录组学（基因差异表达技术）分析比较不同节之间的差异基因表达。结果发现Cd、As在水稻根和节中的含量显著高于其它部位，且Cd、As的含量在不同节之间存在显著差异，节Ⅰ中的Cd含量显著高于其它节，节中的As含量从基部向顶部显著递减;此外不同节之间对As响应的基因无显著差异，但对Cd响应的基因在节Ⅰ与其它节之间有显著差异，差异基因的功能是诱导合成参与糖酵解反应的酶和Cd解毒机制的分子。说明根和节是阻隔Cd、As向糙米中转移的关键部位，且节对As的蓄积从基部向顶部逐节递减，对Cd的蓄积是节Ⅰ最强，与节Ⅰ中较高的Cd含量诱导参与能量供应和Cd解毒机制的分子、酶基因的过量表达有关。 此外通过分析Cd、As与其它矿质元素在水稻不同部位的累积转运特性和相关性并结合离子组学的方法研究Cd、As与其它矿质元素的互作机制，结果发现在水稻分配转运过程中，Cd与Zn、Cu、Co和Mg以及As与Fe密切相关，说明它们可能具有相似的分配机制和转运系统。 2、选取特优524和Y两优696两个水稻品种在两种不同Cd污染的土壤中进行盆栽试验，分别在籽粒形成过程中的（拔节期、抽穗期、灌浆期、完熟期结束后）对籽粒进行采样，测定每粒Cd的含量。然后仍选取特优524和Y两优696进行水培试验，分别在不同生育时期（分蘖期、拔节前期、拔节后期、抽穗期、灌浆期、蜡熟期、完熟期）进行Cd同位素溶液（111Cd和114Cd）交替处理。结果发现抽穗期和灌浆期是籽粒累积Cd的主要生育时期，累积的Cd可占据米镉总量的80％，但是所累积Cd的来源未知。而通过稳定性同位素示踪技术发现抽穗期和抽穗期前后两个时期（拔节后期和灌浆期）从根部吸收的Cd对籽粒中Cd的贡献率可达到65-75％左右，所以水稻这段时期从根部吸收累积的Cd是籽粒中累积Cd的主要来源，是控制Cd进入籽粒中的关键生育时期。
水稻;镉;砷;分配转运
中国农业科学院
硕士
环境科学
王瑞刚
2017
中文
S511
69
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）