不同水稻品種鎘積累特性差異研究

蔣 芬，范永義，范存留，楊國濤，敬銀欽，韋葉娜，趙 祥，胡運高

（西南科技大學水稻研究所，四川綿陽621010）

不同水稻品種鎘積累特性差異研究

蔣 芬，范永義，范存留，楊國濤，敬銀欽，韋葉娜，趙 祥，胡運高

（西南科技大學水稻研究所，四川綿陽621010）

以水稻品種昌豐B、中9B、協青早B和地谷B為材料，采用火焰原子吸收法和電感耦合等離子體發射光譜法，在不同鎘脅迫濃度下對各水稻品種中鎘的積累差異進行了研究。結果表明，在低、中等的鎘處理濃度下，籽粒中鎘含量表現為中9B＞昌豐B＞協青早B＞地谷B，中9B籽粒中鎘含量隨鎘脅迫濃度的增加急劇降低；營養器官中鎘含量表現為中9B＞地谷B＞昌豐B＞協青早B，品種間各營養器官的鎘含量變化趨勢存在差異。

水稻品種；鎘；積累特性；差異比較

鎘為有毒重金屬，不加以控制會造成嚴重的鎘污染，對土壤、動植物及人體造成一定程度的危害。若土壤中含有高濃度的鎘會抑制農作物生長，影響作物產量[1-2]。隨著我國人口的增長、工業的迅速發展以及化學農藥的大量使用，土壤鎘污染日益加重[3]。水稻是我國的主要糧食作物之一，如果稻田被鎘污染，將會對水稻產量及品質會造成一定的影響。有研究表明不同水稻品種籽粒中鎘含量存在顯著差異[4-5]。前人研究水稻吸收鎘多只考慮了單一鎘濃度脅迫，對不同鎘濃度脅迫下水稻中鎘的積累研究較少。筆者以水稻品種昌豐B、中9B、協青早B和地谷B為材料，采用火焰原子吸收法和電感耦合等離子體發射光譜法，在不同鎘脅迫濃度下對各水稻品種中鎘的積累差異進行研究。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試水稻品種為昌豐B、中9B、協青早B和地谷B，以上材料均由西南科技大學水稻研究所提供。

1.2 試驗設計

2013年在西南科技大學生命科學與工程學院盆栽場內進行盆栽試驗。用26.5 cm×38.6 cm的塑料缽裝7.5 kg風干土，自來水浸泡5 d，且每盆施1 g復合肥作為底肥。試驗采用雙因素全排列設計，主要研究不同品種水稻對鎘積累規律。A因素為水稻品種，下設4個水平，即4個水稻品種；B因素為鎘脅迫濃度，下設7個水平，鎘脅迫濃度分別為0、25、50、75、100、400、800μmol/L。每個處理澆灌200ML鎘處理液。

1.3 測定方法及指標

1.3.1 樣品的采集與預處理 水稻進入蠟熟期時，先將各株的稻穗標號采集，然后先用自來水將整株稻株洗凈，再用去離子水沖洗一遍。分別收集稻株的根、莖、葉等3個部位，并做好標記。將收集好的樣品分別用信封袋裝好，放入烘箱中105℃殺青30Min，然后80℃烘干至恒重，磨碎后分別稱取0.5 g裝入封口塑料袋中備用。

1.3.2 樣品的消解 試驗采用HNO3+H2O2聯合比例為12∶2的微波消解法。將稱好的試樣0.5 g（精確至0.0001g）于聚四氟乙烯消解管中，加入12.0MLHNO3，稍后往管內補加2.0ML質量分數30%的H2O2，混合均勻后密閉裝罐。將罐置于微波消解儀中，按設定好的消解程序開始自動消化，消解完畢后取出消解罐，冷卻后開外罐，將消解液用超純水定容至25ML，封口待測。

1.3.3 根、莖、葉樣品中鎘含量的測定 采取火焰原子吸收法測定各水稻品種根、莖、葉樣品中的鎘含量。將1mg/ML的標準鎘儲備液稀釋成濃度分別為0、0.025、0.050、0.100、0.150、0.250、0.500mg/ML的標準系列使用液。設定好儀器工作參數后將上述系列溶液依次導入火焰原子化器，測量其吸光值，并繪制標準曲線，隨后依次將消解樣品導入測定。

1.3.4 籽粒樣品中鎘含量的測定 采用電感耦合等離子體發射光譜法來測定各水稻品種籽粒樣品中的鎘含量。將1mg/ML的標準鎘儲備液稀釋成濃度分別為0、2.0、5.0、7.5、10、20μg/ML的標準系列使用液，并將其依次送入設定好工作條件的儀器中測定，繪制成標準曲線，隨后依次將消解樣品導入測定。

1.4 數據整理及計算用MicrosoftExcel整理試驗數據及繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同水稻品種根系鎘積累差異比較

如圖1所示，在不同濃度鎘脅迫下，不同水稻品種的根中鎘含量變化趨勢不同。昌豐B（400μmol/L）、協青早B（400μmol/L）、地谷B（100μmol/L）都只存在 1個吸收峰，而中 9B分別于 50μmol/L、400 μmol/L各存在1個吸收峰值，且當鎘濃度為 50 μmol/L時，吸收量最大，明顯高于其余3個品種。當鎘的濃度大于100μmol/L時，昌豐B、中9B及協青早B根部鎘含量隨著濃度升高而增加，而地谷B反而降低。

2.2 不同水稻品種籽粒中鎘積累差異比較

如圖2所示，在同一鎘脅迫濃度下不同水稻品種的籽粒中鎘含量差異較大，在鎘脅迫濃度分別為25、75、400μmol/L時，籽粒中鎘含量在水稻品種間差異顯著，表現為中9B＞昌豐B＞協青早B＞地谷B；協青早B中鎘含量伴隨鎘濃度增加而增加，在高鎘濃度下最大；在低濃度鎘脅迫下，昌豐B和中9B水稻籽粒中鎘的積累量最大，之后隨鎘濃度增加反而降低；地谷B在中等鎘處理濃度下，籽粒中的鎘積累量最大。

圖1 不同水稻品種在不同鎘濃度下根系鎘吸附能力比較

圖2 不同水稻品種籽粒中鎘含量差異比較

2.3 不同水稻品種莖、葉中鎘積累差異比較

如圖3所示，在相同濃度的鎘處理液下，各營養器官鎘含量為根＞莖＞葉；在低鎘脅迫濃度（≤75 μmol/L）時，除地谷B外，其余3個水稻品種的各營養器官中鎘含量差異不明顯，且含量較低；協青早B各營養器官鎘含量變化趨勢與昌豐B基本一致，根中的鎘含量隨鎘處理濃度升高而上升，在鎘處理濃度為400μmol/L時達到最高；中9B水稻根系中的鎘含量有較大波動，出現2個峰值，當鎘處理濃度為50 μmol/L時，根中的鎘含量最大，遠遠高于莖和葉；地谷B的根、莖及葉中的鎘含量均出現1個峰值，且都在鎘脅迫濃度為50μmol/L時達到最大值。

2.4 不同水稻品種營養器官鎘含量差異比較

從圖4中可以看出，不同水稻品種營養器官中的鎘含量表現為中9B＞地谷B＞昌豐B＞協青早B。在鎘處理濃度低于100μmol/L時，中9B營養器官中的鎘含量明顯高于其他品種，而地谷B稍高于協青早B和昌豐B水稻，協青早B和地谷B水稻對鎘的吸附量無明顯差異；另外，各水稻品種營養器官中鎘含量達到最大時的鎘脅迫濃度不同，昌豐B、協青早B、中9B、地谷B對應的鎘脅迫濃度分別為100、800、50、800μmol/L。

3 結論及討論

3.1 不同水稻品種籽粒中鎘積累差異

圖3 不同水稻品種各營養器官鎘含量差異比較（A：昌豐B；B：中9B；C：協青早B；D：地谷B）

圖4 不同水稻品種營養器官鎘含量差異比較

水稻籽粒鎘含量與根系吸收鎘能力關系密切[6]，易被水稻吸收積累在水稻籽粒中，且品種間差異顯著[7-8]。試驗結果表明，在低、中等的鎘處理濃度下，籽粒中鎘含量表現為中9B＞昌豐B＞協青早B＞地谷B；同時有研究證明土壤中鎘濃度與水稻籽粒中鎘含量存在顯著正相關關系，而該試驗研究發現，中9B籽粒中鎘含量隨鎘脅迫濃度的增加劇烈降低，可能是高濃度的鎘抑制了水稻根系的生理活性從而導致植株的積累代謝紊亂，使得根系吸收各元素的能力都降低所致。

3.2 不同水稻品種營養器官鎘積累差異

各水稻品種營養器官中鎘含量表現為中9B＞地谷B＞昌豐B＞協青早B，且達到最大時對應的鎘脅迫濃度不盡相同；不同水稻品種各營養器官中鎘含量并不是隨鎘脅迫濃度升高而增加，這與前人研究結果存在一定差異[9]。這可能與不同基因型水稻品種對鎘的吸收與耐受特性有關。各營養器官鎘含量表現為根＞莖＞葉，與龍小林等研究結果一致[10]，不同水稻品種各營養器官鎘含量變化趨勢存在差異。除中9B外，其余3個水稻品種根系鎘含量隨鎘脅迫濃度變化趨勢基本一致。而中9B根系中鎘含量變化出現2個峰值，鎘濃度低時，根系主動吸收鎘，反之，可能通過濃度滲透到根系。

總之，植物內鎘的含量與植物種類及外界環境中鎘濃度等因子有關，且對不同水稻品種和器官具有一定的差異[11]。隨著人類和社會的進步，人們對稻米安全越來越重視，稻米中有毒物質殘留一直備受關注。因此，在實際生產過程中，應該采取相應栽培措施[12-13]，修復和改善被鎘污染的土地，減輕對人類的毒害。

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（責任編輯：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

國家科技支持計劃資助（2014BA D01B03）；國家科技支持計劃資助（2011BA D35B02）；國家政策引導類科技計劃及其他專項資助（2013Z X08001-002）；四川省崗位專家項目資助（川農業函[2014] 91號）；雜交水稻國家重點實驗室開放基金項目資助（2014K F01）

蔣 芬（1993-），女，四川德陽市人，本科生，主要學科專業為農學。

胡運高