不同水稻品种镉积累特性差异研究

蒋 芬，范永义，范存留，杨国涛，敬银钦，韦叶娜，赵 祥，胡运高

（西南科技大学水稻研究所，四川绵阳621010）

不同水稻品种镉积累特性差异研究

蒋 芬，范永义，范存留，杨国涛，敬银钦，韦叶娜，赵 祥，胡运高

（西南科技大学水稻研究所，四川绵阳621010）

以水稻品种昌丰B、中9B、协青早B和地谷B为材料，采用火焰原子吸收法和电感耦合等离子体发射光谱法，在不同镉胁迫浓度下对各水稻品种中镉的积累差异进行了研究。结果表明，在低、中等的镉处理浓度下，籽粒中镉含量表现为中9B＞昌丰B＞协青早B＞地谷B，中9B籽粒中镉含量随镉胁迫浓度的增加急剧降低；营养器官中镉含量表现为中9B＞地谷B＞昌丰B＞协青早B，品种间各营养器官的镉含量变化趋势存在差异。

水稻品种；镉；积累特性；差异比较

镉为有毒重金属，不加以控制会造成严重的镉污染，对土壤、动植物及人体造成一定程度的危害。若土壤中含有高浓度的镉会抑制农作物生长，影响作物产量[1-2]。随着我国人口的增长、工业的迅速发展以及化学农药的大量使用，土壤镉污染日益加重[3]。水稻是我国的主要粮食作物之一，如果稻田被镉污染，将会对水稻产量及品质会造成一定的影响。有研究表明不同水稻品种籽粒中镉含量存在显著差异[4-5]。前人研究水稻吸收镉多只考虑了单一镉浓度胁迫，对不同镉浓度胁迫下水稻中镉的积累研究较少。笔者以水稻品种昌丰B、中9B、协青早B和地谷B为材料，采用火焰原子吸收法和电感耦合等离子体发射光谱法，在不同镉胁迫浓度下对各水稻品种中镉的积累差异进行研究。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试水稻品种为昌丰B、中9B、协青早B和地谷B，以上材料均由西南科技大学水稻研究所提供。

1.2 试验设计

2013年在西南科技大学生命科学与工程学院盆栽场内进行盆栽试验。用26.5 cm×38.6 cm的塑料钵装7.5 kg风干土，自来水浸泡5 d，且每盆施1 g复合肥作为底肥。试验采用双因素全排列设计，主要研究不同品种水稻对镉积累规律。A因素为水稻品种，下设4个水平，即4个水稻品种；B因素为镉胁迫浓度，下设7个水平，镉胁迫浓度分别为0、25、50、75、100、400、800μmol/L。每个处理浇灌200ML镉处理液。

1.3 测定方法及指标

1.3.1 样品的采集与预处理 水稻进入蜡熟期时，先将各株的稻穗标号采集，然后先用自来水将整株稻株洗净，再用去离子水冲洗一遍。分别收集稻株的根、茎、叶等3个部位，并做好标记。将收集好的样品分别用信封袋装好，放入烘箱中105℃杀青30Min，然后80℃烘干至恒重，磨碎后分别称取0.5 g装入封口塑料袋中备用。

1.3.2 样品的消解 试验采用HNO3+H2O2联合比例为12∶2的微波消解法。将称好的试样0.5 g（精确至0.0001g）于聚四氟乙烯消解管中，加入12.0MLHNO3，稍后往管内补加2.0ML质量分数30%的H2O2，混合均匀后密闭装罐。将罐置于微波消解仪中，按设定好的消解程序开始自动消化，消解完毕后取出消解罐，冷却后开外罐，将消解液用超纯水定容至25ML，封口待测。

1.3.3 根、茎、叶样品中镉含量的测定 采取火焰原子吸收法测定各水稻品种根、茎、叶样品中的镉含量。将1mg/ML的标准镉储备液稀释成浓度分别为0、0.025、0.050、0.100、0.150、0.250、0.500mg/ML的标准系列使用液。设定好仪器工作参数后将上述系列溶液依次导入火焰原子化器，测量其吸光值，并绘制标准曲线，随后依次将消解样品导入测定。

1.3.4 籽粒样品中镉含量的测定 采用电感耦合等离子体发射光谱法来测定各水稻品种籽粒样品中的镉含量。将1mg/ML的标准镉储备液稀释成浓度分别为0、2.0、5.0、7.5、10、20μg/ML的标准系列使用液，并将其依次送入设定好工作条件的仪器中测定，绘制成标准曲线，随后依次将消解样品导入测定。

1.4 数据整理及计算用MicrosoftExcel整理试验数据及绘图。

2 结果与分析

2.1 不同水稻品种根系镉积累差异比较

如图1所示，在不同浓度镉胁迫下，不同水稻品种的根中镉含量变化趋势不同。昌丰B（400μmol/L）、协青早B（400μmol/L）、地谷B（100μmol/L）都只存在 1个吸收峰，而中 9B分别于 50μmol/L、400 μmol/L各存在1个吸收峰值，且当镉浓度为 50 μmol/L时，吸收量最大，明显高于其余3个品种。当镉的浓度大于100μmol/L时，昌丰B、中9B及协青早B根部镉含量随着浓度升高而增加，而地谷B反而降低。

2.2 不同水稻品种籽粒中镉积累差异比较

如图2所示，在同一镉胁迫浓度下不同水稻品种的籽粒中镉含量差异较大，在镉胁迫浓度分别为25、75、400μmol/L时，籽粒中镉含量在水稻品种间差异显著，表现为中9B＞昌丰B＞协青早B＞地谷B；协青早B中镉含量伴随镉浓度增加而增加，在高镉浓度下最大；在低浓度镉胁迫下，昌丰B和中9B水稻籽粒中镉的积累量最大，之后随镉浓度增加反而降低；地谷B在中等镉处理浓度下，籽粒中的镉积累量最大。

图1 不同水稻品种在不同镉浓度下根系镉吸附能力比较

图2 不同水稻品种籽粒中镉含量差异比较

2.3 不同水稻品种茎、叶中镉积累差异比较

如图3所示，在相同浓度的镉处理液下，各营养器官镉含量为根＞茎＞叶；在低镉胁迫浓度（≤75 μmol/L）时，除地谷B外，其余3个水稻品种的各营养器官中镉含量差异不明显，且含量较低；协青早B各营养器官镉含量变化趋势与昌丰B基本一致，根中的镉含量随镉处理浓度升高而上升，在镉处理浓度为400μmol/L时达到最高；中9B水稻根系中的镉含量有较大波动，出现2个峰值，当镉处理浓度为50 μmol/L时，根中的镉含量最大，远远高于茎和叶；地谷B的根、茎及叶中的镉含量均出现1个峰值，且都在镉胁迫浓度为50μmol/L时达到最大值。

2.4 不同水稻品种营养器官镉含量差异比较

从图4中可以看出，不同水稻品种营养器官中的镉含量表现为中9B＞地谷B＞昌丰B＞协青早B。在镉处理浓度低于100μmol/L时，中9B营养器官中的镉含量明显高于其他品种，而地谷B稍高于协青早B和昌丰B水稻，协青早B和地谷B水稻对镉的吸附量无明显差异；另外，各水稻品种营养器官中镉含量达到最大时的镉胁迫浓度不同，昌丰B、协青早B、中9B、地谷B对应的镉胁迫浓度分别为100、800、50、800μmol/L。

3 结论及讨论

3.1 不同水稻品种籽粒中镉积累差异

图3 不同水稻品种各营养器官镉含量差异比较（A：昌丰B；B：中9B；C：协青早B；D：地谷B）

图4 不同水稻品种营养器官镉含量差异比较

水稻籽粒镉含量与根系吸收镉能力关系密切[6]，易被水稻吸收积累在水稻籽粒中，且品种间差异显著[7-8]。试验结果表明，在低、中等的镉处理浓度下，籽粒中镉含量表现为中9B＞昌丰B＞协青早B＞地谷B；同时有研究证明土壤中镉浓度与水稻籽粒中镉含量存在显著正相关关系，而该试验研究发现，中9B籽粒中镉含量随镉胁迫浓度的增加剧烈降低，可能是高浓度的镉抑制了水稻根系的生理活性从而导致植株的积累代谢紊乱，使得根系吸收各元素的能力都降低所致。

3.2 不同水稻品种营养器官镉积累差异

各水稻品种营养器官中镉含量表现为中9B＞地谷B＞昌丰B＞协青早B，且达到最大时对应的镉胁迫浓度不尽相同；不同水稻品种各营养器官中镉含量并不是随镉胁迫浓度升高而增加，这与前人研究结果存在一定差异[9]。这可能与不同基因型水稻品种对镉的吸收与耐受特性有关。各营养器官镉含量表现为根＞茎＞叶，与龙小林等研究结果一致[10]，不同水稻品种各营养器官镉含量变化趋势存在差异。除中9B外，其余3个水稻品种根系镉含量随镉胁迫浓度变化趋势基本一致。而中9B根系中镉含量变化出现2个峰值，镉浓度低时，根系主动吸收镉，反之，可能通过浓度渗透到根系。

总之，植物内镉的含量与植物种类及外界环境中镉浓度等因子有关，且对不同水稻品种和器官具有一定的差异[11]。随着人类和社会的进步，人们对稻米安全越来越重视，稻米中有毒物质残留一直备受关注。因此，在实际生产过程中，应该采取相应栽培措施[12-13]，修复和改善被镉污染的土地，减轻对人类的毒害。

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[2] Shao G，Chen M，Wang D，et al. Using iron fertilizer to control Cdaccumulation in rice plants：a new promising t echnology[J]. Life Sci，2008，51（3）：245-253.

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[10]龙小林，向珣朝，徐艳芳，等.镉胁迫下籼稻和粳稻对镉的吸收、转移和分配研究[J].中国水稻科学，2014，28（2）：177-184.

[11]赵秀兰，刘 晓.不同品种烟草生长和镉及营养元素吸收对镉胁迫响应的差异[J].水土保持学报，2006，22（2）：379-381.

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[13]莫 鸣.大米质量安全的关键监管环节与控制对策[J].湖南农业科学，2013，（23）：93-96.

（责任编辑：石 君）

Different Characteristics of CadMiuMAccumulation among Different Rice Varieties

JIANG Fen，FAN Yong-yi，FAN Cun-liu，YANGGuo-tao，JING yin-qin，WEIYe-na，ZHAO Xiang，HU Yun-gao
（Rice Research Institute,Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010,PRC）

To understand the accumulation regularitiesand the distribution characteristics of cadMiuMin different organs of different rice varieties,and establish the theoretical basis for screening the rice varietieswhich are able to grow well in cadMiuMpolluted environment. Four rice cultivars,Changfeng B,Zhong 9B,Xieqingzao B and Digu B，were conducted to study the differences of cadMiuMaccumulation in different breed of different Cd2+concentration by using flame atoMic absorptionmethod and inductively coupled plasma atomic emission spectrometricmethod.The results showed that in the low and mediuMconcentration dispose,the contentof cadMiuMin grainswas as follows:Zhong 9 B＞Changfeng B＞Xieqingzao B＞Digu B,and as the decrease of tolerant concentration,the cadmiuMcontentof Zhong 9B grain reduced sharply.While thatofvegetativeorganswasZhong 9B＞Digu B＞Chang Feng B＞Xieqing zao B.

rice varieties;cadmium;accumulation characters;difference comparison

S511

A

1006-060X（2015）04-0113-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.04.035

2015-03-25

国家科技支持计划资助（2014BA D01B03）；国家科技支持计划资助（2011BA D35B02）；国家政策引导类科技计划及其他专项资助（2013Z X08001-002）；四川省岗位专家项目资助（川农业函[2014] 91号）；杂交水稻国家重点实验室开放基金项目资助（2014K F01）

蒋 芬（1993-），女，四川德阳市人，本科生，主要学科专业为农学。

胡运高