科研产出
水稻镉吸收及调控研究进展
《中国农学通报 》 2025 CSCD
摘要：为了解水稻Cd污染及调控治理进展情况，从水稻Cd的吸收和转运规律、不同水稻品种类型和器官的Cd累积规律、Cd对水稻产量和品质的影响、Cd对水稻种子萌发的影响、Cd对水稻生长发育及生理生化的影响以及减少Cd积累的调控措施出发等方面进行了全面综述。针对中国水稻Cd污染情况提出今后研究方向：（1）开展新型原位钝化材料的研发，如纳米吸附材料等，此材料应具有绿色环保、廉价高效和使用便捷等特点；（2）研发出更多科学合理的土壤修复技术，在不破坏土壤自身结构和生态环境的前提下，高效去除土壤中的各类重金属；（3）运用分子新型育种手段，培育一批耐Cd和Cd超低积累稳定型品种，同时围绕品种研发相配套的栽培技术。研究以期为Cd污染治理提供一些参考。
关键词： Cd污染 Cd超标 水稻 产量 研究进展 调控措施
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湖南典型水稻土施用有机肥比例对水稻产量及氮素吸收利用的影响
《农业现代化研究 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：畜禽废弃物作为有机肥源，其替代化肥在提高水稻产量和氮素利用效率方面具有潜力。本研究通过盆栽试验，选取湖南省主要成土母质发育的水稻土，研究在等氮条件下，不同比例的牛粪有机肥(30%、50%、60%、75%、100%)与化肥配施对水稻产量及氮素吸收的影响。结果表明，砂岩风化物、河湖沉积物、板页岩风化物发育的水稻土在牛粪有机肥替代比例为60%、75%、30%时稻谷产量最高，差异具有显著性；花岗岩风化物和砂岩风化物发育的水稻土，施用75%牛粪+化肥的处理显示最高的氮素收获指数；石灰岩风化物水稻土施用60%牛粪+化肥、第四纪红色粘土水稻土施用50%或100%牛粪+化肥时，氮素收获指数最高；板页岩风化物水稻土施用30%牛粪+化肥时，氮素吸收效率最高；花岗岩风化物和河湖沉积物发育的水稻土施用75%牛粪+化肥时，氮素利用效率最高；砂岩风化物、河湖沉积物、板页岩风化物发育水稻土的氮素偏生产力分别在60%、75%、30%牛粪+化肥配施时最高，且差异显著。研究表明，湖南典型成土母质发育的水稻土施用不同比例牛粪有机肥对水稻产量及氮素吸收利用的影响存在差异，因此，稻田中适宜的氮肥有机肥替代比例应考虑土壤成土母质的差异。
关键词： 成土母质 水稻土 牛粪有机肥 水稻产量 氮素吸收利用
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多突变类型低镉香型抗稻瘟病水稻新种质的创制
《杂交水稻 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：OsNramp5基因调控水稻镉的吸收及转运，对培育低镉水稻新品种有重要应用价值。以香型抗稻瘟病籼稻材料N5为受体，通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，对OsNramp5基因的第9、10和13外显子进行敲除，创制了无外源基因成分的第9外显子碱基缺失突变体N9-1、N9-2及碱基插入突变体N9-3，第10外显子碱基插入突变体N10-1和第13外显子碱基缺失突变体N13-1。在土壤全镉含量为1.00±0.02 mg/kg、pH值5.6的试验田中，各突变体糙米镉含量比野生型下降了97.60%～98.08%，显著低于国家标准糙米限量指标0.20mg/kg，且突变体之间无显著性差异；各突变体的株高、单株有效穗数、千粒重、产量等主要农艺性状与野生型无显著差异。创制了多种突变类型的低镉、香型、抗稻瘟病籼稻新材料，为培育低镉水稻新品种提供了技术支撑和材料基础。
关键词： 水稻 低镉 CRISPR/Cas9技术 基因编辑 OsNramp5基因 突变体 新种质
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基于M1TDS靶向筛选技术的重离子束诱变定向改良杂交水稻卓两优1126性状的研究
《中国水稻科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】以两系杂交水稻卓两优1126为“底盘品种”，快速创制具有镉低积累、香味、耐储藏、耐淹、低升糖指数等性状的改良品种。【方法】12C6+碳离子束诱变卓两优1126亲本卓234S和湘农恢1126，利用M1TDS技术从诱变M1群体中鉴定OsNRAMP5、OsBADH2、OsLOX3、OsPAO5、OsSSIIIa和OsBEIIb基因嵌合突变株，通过KASP分型从诱变M2群体中鉴定分离目标基因纯合（杂合）突变株，利用OsN RAMP5突变亲本配制OsN RAMP5突变组合。【结果】从重离子束诱变M1群体中鉴定到13株为5个目标基因突变的嵌合突变株，其中7个M2株系中鉴定到目标基因的纯合或杂合突变；OsN RAMP5纯合突变株镉含量较原始亲本显著降低，OsB ADH2纯合突变株香味特征化合物2-乙酰基吡咯啉（2-AP）含量较原始亲本显著上升；OsN RAMP5基因突变亲本配制的组合，在镉污染土（土壤有效镉含量0.677 mg/kg,pH 5.6）盆栽种植，其籽粒镉含量为0.05 mg/kg，而原始组合为0.91 mg/kg。【结论】利用“重离子束诱变+M1TDS技术”实现了卓两优1126镉低积累等性状的快速改良，为生物传统诱变育种进化到定向诱变育种提拱了成功案例和共性技术参考。
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不同硒镉摩尔比值下硒对南方镉污染土壤水稻镉迁移转运的影响
《土壤与作物 》 2025
摘要：为探讨不同硒镉摩尔比下硒对水稻生长发育及镉吸收累积的影响，采用盆栽试验，设置不同硒镉摩尔比值1～6（T1～T6），分析不同硒镉摩尔比下水稻植株保护性酶活、叶绿素含量、生物量及不同部位硒镉含量的差异。结果表明，随着硒镉摩尔比值的增加，土壤p H值呈先增后减，在摩尔比为2时达到最大值（5.15）。土壤有效镉含量呈波浪式变化，摩尔比为2和4时降到最低(0.58 mg·kg-1)。对比T1,T2～T6丙二醛（MDA）含量降低幅度达4.31%～16.5%，谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）增加了5.04%～22.6%，过氧化物酶（POD）增加了4.38%～13.5%，超氧化物歧化酶（SOD）增幅达1.75%～14.6%（T5除外），过氧化氢酶（CAT）增加0.59%～18.2%。而T2～T6处理时叶绿素含量、籽粒和秸秆产量与T1均无显著差异。随着硒镉摩尔比值的增加，水稻植株硒含量显著增加，但T2～T6处理根和秸秆镉含量与T1均无显著差异，糙米镉含量则先增后减，T5和T6处理的糙米镉含量低于国家限量标准，分别为0.17 mg·kg-1和0.19 mg·kg-1。相关性分析结果表明，糙米镉含量与秸秆硒含量、TFSe-ros呈显著负相关关系（P<0.05），与秸秆镉含量、叶绿素含量呈显著正相关关系（P<0.05）。施硒提高了水稻植株中保护酶活性，增强了对镉胁迫的抗逆性，抑制地上部秸秆的镉积累，减少镉向糙米中的转运，有效降低了水稻植株糙米中的镉含量。
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硅肥与水分耦合对土壤镉生物有效性和水稻吸收镉的影响
《农业现代化研究 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：本研究采用常规水分管理(CK)、干湿交替(IF)和长期淹水(CF)与硅肥(CK+Si、IF+Si和CF+Si)配施的盆栽试验，探讨不同处理对水稻镉(Cd)积累及土壤Cd生物有效性的影响。结果表明：与CK处理相比，CF+Si处理使水稻根系、茎叶和糙米中的Cd含量分别显著降低61.6%、82.6%和60.5%(P < 0.05)。在相同的水分管理下，施用硅肥使水稻根系、茎秆和糙米中的Cd含量分别降低43.1%、38.7%和15.1%。与常规水分管理相比，干湿交替处理增加了土壤有效硅和有效态Cd的含量，而长期淹水处理则降低了这些含量；施用硅肥可提高土壤有效硅含量，并降低土壤有效态Cd、孔隙水Cd及可交换态Cd(Exc-Cd)含量。在相同水分管理条件下，施用硅肥后，各处理的Exc-Cd和碳酸盐结合态Cd(Carb-Cd)含量均下降，而残渣态Cd(Res-Cd)含量上升。水分管理下，水稻根系、茎叶和糙米中的Cd含量与土壤孔隙水Cd及Exc-Cd含量呈显著正相关；硅肥与水分耦合处理使水稻Cd含量与土壤有效态Cd、孔隙水Cd和Exc-Cd含量呈显著正相关。硅肥和水分耦合显著改变了土壤中的有效态Cd、孔隙水Cd和Exc-Cd含量，从而影响了水稻对Cd的吸收。综上所述，淹水管理结合施用硅肥是一种有效的农艺管理措施，适用于Cd污染农田的改良。
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核辐射诱变创制低镉水稻新种质
《核农学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：辐射诱变技术广泛应用于作物基因功能研究和品种培育。为提高从诱变群体中筛选与鉴定变异的效率，本研究针对特定育种目标性状变异进行筛选，M2诱变群体在实验室采用水培方式育苗，根据核辐射诱发突变的变异特性，结合高通量测序手段构建了核辐射多基因液相探针捕获技术体系。利用该体系从水稻诱变群体中鉴定重金属镉运输跨膜蛋白基因OsNramp5突变体。结果表明，在池栽和中轻度镉污染土壤稻田常规种植模式下，OsNramp5突变新品系糙米镉含量显著低于国家稻谷中镉限量标准(0.2 mg·kg-1)。本研究为核辐射诱变特定育种目标性状变异筛选构建了高效的筛选技术体系，并提高了突变鉴定的精准率，为特定育种目标性状变异高通量筛选提供了技术支撑。
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干湿交替作用下水稻土DNRA菌的响应特征
《农业环境科学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为研究不同施肥水稻土DNRA菌群落结构对干湿交替的响应，分析土壤DNRA菌对水分变化的响应特征，以长期定位试验点水稻土为研究对象，设置单施化肥（NPK）、30%有机肥+70%化肥（OM）处理，并以不施肥（CK）为对照，开展不同水分管理条件下（持续湿润、持续淹水、干湿交替）的培养试验。培养23 d后提取土壤DNA，对DNRA功能基因nrf A进行高通量测序。结果表明：培养结束后各处理水稻土DNRA菌群落组成发生了一定变化，在门水平上，干湿交替降低了Pseudomonadota、Verrucomicrobiota和Chloroflexota的相对丰度，提高了Acidobacteriota的相对丰度；持续淹水有利于Chloroflexota相对丰度的提高，但降低了Actinomycetota的相对丰度；持续湿润处理下Actinomycetota的相对丰度较高。群落α多样性分析表明，干湿交替降低了土壤DNRA菌的Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数，但持续淹水土壤的Shannon指数和Simpson指数高于持续湿润处理。相同水分管理条件下，不同施肥处理之间水稻土DNRA菌的Shannon指数无显著性差异。主成分分析结果表明，不同水分处理水稻土DNRA菌群落结构差异明显。水稻土DNRA菌群落结构和α多样性响应了水分变化，但α多样性对不同施肥方式的响应不显著，因此推测水分管理对DNRA菌的影响程度大于施肥管理。
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水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因OsLCT3的克隆与功能研究
《生物技术通报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】部分稻米镉超标严重影响我国粮食质量安全，本研究旨在鉴定对稻米镉积累有调控作用的基因，为阻控稻米镉积累提供新的基因资源。【方法】通过逆转录PCR和RACE技术，克隆了水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因家族的一个新成员OsLCT3。通过生物信息学方法对OsLCT3的自然变异进行分析，对OsLCT3蛋白的理化性质进行预测；利用实时荧光定量PCR分析其全生育期表达模式及对镉、锰、铁胁迫的响应；采用融合报告基因定位法探究OsLCT3的亚细胞定位。通过苗期镉胁迫水培以及镉污染土壤的成熟期植株各部位的镉及二价矿质金属元素测定，分析敲除OsLCT3对水稻二价阳离子运输的影响。此外，通过酵母细胞的异源功能互补验证OsLCT3对酵母镉耐受性的影响。【结果】OsLCT3仅存在于部分水稻品种中，编码区全长1 263 bp，根据编码区变异其氨基酸序列可划分为5个单倍型，编码的蛋白具有12个跨膜结构域，与小麦、节节麦的LCT亲缘关系较近，与水稻OsLCT2的同源性仅52%，与籼稻、粳稻两个亚种OsLCT1的同源性分别为49%、47%。OsLCT3在生长发育的各时期均在根部高表达，在扬花期的表达最高，且在根部的表达受镉胁迫及过量铁、锰的抑制，蛋白定位于质膜。与野生型相比，oslct3敲除系苗期株高降低，地上部的镉、铁、锌含量降低，根部铁含量升高，其他元素含量不变；根部镉、铁、锌向地上部的转运率降低。大田条件下，oslct3敲除系成熟期的茎叶和糙米镉含量较野生型均显著下降，稻草和糙米锰、铜、铁、锌含量较对照无显著差异。表达OsLCT3导致酵母对镉胁迫更敏感。【结论】OsLCT3参与根部的镉、铁、锌向地上部的运输，正调控稻米镉积累。
关键词： 水稻 OsLCT3 镉转运 铁转运 锌转运 金属转运蛋白
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