水稻亞種鎘積累差異的生理機(jī)制研究方面取得進(jìn)展

近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所吳躍進(jìn)團(tuán)隊(duì)在水稻秈粳亞種鎘積累差異的生理機(jī)制研究方面取得進(jìn)展。該工作為鎘污染區(qū)選擇合適水稻品種和田間管理措施，降低水稻生產(chǎn)鎘暴露風(fēng)險提供理論依據(jù)。相關(guān)成果在國際期刊Ecotoxicology and Environmental Safety發(fā)表。

水稻是占全球半數(shù)以上人口的重要的主食，也是重金屬鎘的主要暴露源，長期接觸高濃度鎘可能導(dǎo)致多種疾病。粳稻和秈稻是栽培稻兩個亞種，前期研究顯示，粳稻品種籽粒鎘濃度普遍低于秈稻品種，秈粳水稻亞種在重金屬鎘積累上存在遺傳差異。目前，針對秈稻和粳稻亞種間鎘吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累的生理差異缺乏系統(tǒng)研究。

課題組在輕度、中度和重度三種不同鎘污染水平下，分析秈粳亞種水稻植株中不同組織器官鎘吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和積累的差異，比較秈稻和粳稻品種在營養(yǎng)和生殖階段鎘吸收的特點(diǎn)，研究籽粒中積累的鎘與植株碳水化合物運(yùn)輸積累的關(guān)系。結(jié)果表明，參試粳稻組品種在土壤鎘輕度和中度污染暴露條件下籽粒中鎘沒有超過我國谷物鎘限量標(biāo)準(zhǔn)，而參試秈稻組品種在土壤輕度暴露時有約一半品種籽粒鎘超標(biāo)。

進(jìn)一步機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，秈粳亞種品種對鎘的積累差異主要是在開花后（生殖生長期），在不同鎘污染水平下，生殖生長期秈稻鎘吸收速率明顯高于粳稻。在營養(yǎng)生長期和生殖生長期，秈稻鎘吸收對籽粒中鎘積累貢獻(xiàn)率分別為33.8%和66.2%，粳稻分別為44.9%和55.1%。秈稻籽粒中鎘含量與莖鞘中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量之間存在顯著負(fù)相關(guān)，秈稻中鎘向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)伴隨養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)同時發(fā)生。

研究結(jié)果揭示，可通過選擇秈改粳或?qū)刖鞠嚓P(guān)鎘吸收運(yùn)轉(zhuǎn)和積累基因，以及在鎘吸收積累關(guān)鍵時期結(jié)合灌溉等農(nóng)藝措施降低水稻生產(chǎn)中籽粒鎘污染風(fēng)險，保障糧食生產(chǎn)安全。