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水稻对重金属镉胁迫响应的品种间差异

作　者: 廖钢
导　师: 黄璜
学　校: 湖南农业大学
专　业: 作物
关键词: 水稻污染对策品种(PSC) 镉(Cd) 差异营养品质
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着工农业的迅速发展,农田重金属污染现象日益严重。在我国由于粮食生产的需要,大面积的受污染农田仍用于农业生产。为了减少污染物通过农产品进入食物链,本研究以污染对策品种(Pollution-safe Cultivar,简称PSC,即在受一定程度污染的农田土壤中种植农作物,其可食部位重金属含量符合安全消费标准的品种)为研究对象,以我国第一大粮食作物水稻为研究材料,盆栽试验验证了水稻Cd-PSC的存在及PSC策略的可行性,并进一步分析了Cd在籽实中的分布及对籽实营养品质的影响。主要结果如下：1.通过盆栽试验研究了轻度(1.75 mg kg-1)和重度(75.69 mg kg-1)Cd胁迫下43个水稻品种(包括20个常规稻和23个杂交稻)不同器官对Cd吸收积累的品种间差异。结果表明,在两种Cd胁迫下,43个水稻品种不同器官的Cd含量有显著差异。低Cd胁迫下,有30个品种属于Cd-PSCs,在一定污染水平的土壤上筛选PSC是可行的。高Cd胁迫下没有筛选到PSC,表明PSC的存在是以土壤污染物含量为条件的。在两种Cd胁迫下供试水稻品种平均的稻草和籽实生物量差异不显著,因此水稻的生长和生产对于Cd的毒害作用有一定的耐性。这一特性将可能掩盖土壤的受污染程度,使生产者难以发现土壤中存在的问题,从而增加水稻受Cd污染的风险。因此,筛选PSC并且建立PSC育种体系对于减少人类暴露于食物源污染物的风险是重要而且可行的。2.以盆栽试验收获的典型水稻品种籽实为对象,测定了其粗蛋白和直链淀粉含量。结果表明,轻度Cd胁迫下籽实蛋白质含量的范围在5.88%-8.45%之间,重度Cd胁迫下蛋白质含量则在5.58%-7.39%之间。与轻度Cd胁迫相比,重度Cd胁迫下籽实的蛋白质含量有所下降,下降幅度从1%-23%不等,表现出了品种间的差异。8个品种籽实直链淀粉的含量在重度Cd胁迫下显著下降,平均值由轻度Cd胁迫下的18.79%下降到了16.29%,8个水稻品种下降幅度在10%-20%之间,品种之间存在差异。两种Cd胁迫下籽实蛋白和直链淀粉含量与Cd含量并没有显著的相关性,有可能选到低Cd而品质较好的品种。3.用不同提取剂对5个水稻品种籽实中的Cd进行溶出性研究,结果显示虽然几个水稻品种中提取的比例不尽相同,但各提取剂的提取顺序大致为FEDTA>FNaCl、FHAC、FNaOH>FE。属于Cd-PSC品种的籽实0.1 mol EDTA的提取比例平均值显著低于非Cd-PSC品种,可能是由于非Cd-PSC品种籽实结合Cd的能力比Cd-PSC品种要强。而2.5%NaCl和0.2%NaOH提取比例则是Cd-PSC品种高于非Cd-PSC品种,说明Cd-PSC品种籽实中与蛋白质结合的Cd比例高于非Cd-PSC品种。对籽实中主要蛋白质提取的结果表明,5个品种的水稻籽实中球蛋白和谷蛋白中结合的Cd较多,醇溶性谷蛋白结合的Cd最少。5个品种间相比较,属于Cd-PSC品种的籽实NaCl提取的球蛋白比例平均值高于非Cd-PSC品种,这些结果与Cd在籽实中不同形态的溶剂提取结果基本吻合。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章前言  10-22
  1 CD的危害  10
  2 农田重金属CD污染及其对食品安全的影响  10-13
    2.1 农田重金属Cd污染特征及现状  10-12
    2.2 农田土壤重金属污染引发的食品安全问题  12-13
  3 CD污染土壤的修复方法  13-16
  4 一种农作物重金属污染防治的简易策略  16-20
    4.1 农作物积累重金属的基因型差异  16-19
    4.2 农作物不同组织器官积累重金属量的差异  19-20
  5 本研究的目的和意义  20-22
第二章水稻吸收和积累CD能力的品种间差异  22-36
  1 材料与方法  22-24
    1.1 材料来源  22-23
    1.2 材料培养和实验处理  23
    1.3 样品分析和数据处理  23-24
  2 结果与分析  24-32
    2.1 镉胁迫对不同品种水稻生物量的影响  24-27
    2.2 Cd胁迫下水稻各器官Cd含量的品种间变异  27-29
    2.3 Cd胁迫下水稻籽实Cd含量的品种间变异  29-31
    2.4 常规稻和杂交稻Cd含量的差异  31-32
  3 讨论  32-36
    3.1 PSC的重要意义  32-33
    3.2 水稻生产面临着Cd污染的风险,急需新的控制策略  33
    3.3 供试水稻品种各器官Cd含量的差异是基因依赖性的  33-34
    3.4 水稻Cd-PSC存在但受土壤Cd浓度影响  34
    3.5 PSC育种应该作为农作物育种的新的方向  34-35
    3.6 应用水稻的种植进行受Cd污染土壤修复的可行性  35-36
第三章 CD胁迫对籽实中蛋白质和直链淀粉含量的影响以及CD在籽实中的分布  36-44
  1 材料与方法  36-38
    1.1 试验材料  36
    1.2 研究方法  36-38
  2 结果与分析  38-41
    2.1 水稻籽实中粗蛋白的含量  38
    2.2 水稻籽实直链淀粉含量  38-39
    2.3 籽实中Cd存在形态的溶剂提取  39-41
    2.4 Cd在籽实不同类型蛋白质中的分布  41
  3 讨论  41-44
参考文献  44-51
致谢  51-52
作者简历  52

水稻对重金属镉胁迫响应的品种间差异

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