科研产出
利用CRISPR/Cas9技术创制镉低积累香型水稻
《杂交水稻 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：尝试利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对镉吸收转运基因OsNramp5和香味基因OsBadh2同时进行编辑,培育出后代性状稳定的优质低镉水稻品种。选用华南地区推广面积较大的常规稻华航31为受体材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5和OsBadh2双基因敲除植株,在镉污染土壤中种植并测定野生型和双基因敲除植株糙米的镉、锰、铁元素含量以及香味物质2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）的含量,并考察野生型与双基因敲除植株的农艺性状。成功获得了5种类型的华航31双基因敲除植株。与野生型华航31相比,大部分双基因敲除植株的镉和锰含量显著下降,铁含量有一定程度的升高;所有双基因敲除植株中的香味物质2-AP含量均显著提高;大部分双基因敲除植株的株高、每穗实粒数显著下降;全部双基因敲除植株的单株有效穗数、每穗总粒数、结实率均无显著变化。通过CRISPR/Cas9技术可快速创制具有镉低积累和香味的水稻种质,有利于加快优质、安全水稻品种的育种进程。
关键词： 水稻 镉 香味 基因编辑 CRISPR/Cas9技术 育种
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长期不同耕作方式与秸秆还田对稻田镉生物有效性的影响
《农业环境科学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：以湖南省典型双季稻区的土壤-水稻系统为研究对象,通过长期田间连续定位试验,研究不同耕作方式和秸秆还田对土壤-水稻系统镉生物有效性的影响。试验采用随机区组设计,共设4个处理:翻耕+秸秆不还田（CT）;翻耕+秸秆还田（CTS）;旋耕+秸秆还田（RTS）;免耕+秸秆还田（NTS）。结果表明:NTS处理增加了土壤阳离子交换量,降低了粉粒的比例。NTS处理土壤总镉和离子交换态镉含量分别为（0.48±0.01）mg·kg-1和（0.39±0.01）mg·kg-1,与CTS和RTS处理均无显著差异,但显著高于CT处理。NTS处理早稻和晚稻糙米总镉含量分别高达（0.30±0.04）mg·kg-1和（0.60±0.07）mg·kg-1,超过0.20 mg·kg-1的国家食品安全标准（GB 2762—2017）,且显著高于其他处理。水稻糙米中总镉含量和土壤总镉、碳酸盐结合态镉和铁锰氧化物结合态镉含量显著正相关。研究表明,耕作强度越弱土壤中镉的生物有效性越高,秸秆还田相对于不还田处理增加了镉的生物有效性。耕作方式和秸秆还田通过影响土壤镉生物有效性进而影响水稻镉含量,免耕秸秆还田增加了土壤和水稻糙米中的镉,带来了镉超标的安全问题。
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应急性镉砷低积累水稻品种筛选
《湖南生态科学学报 》 2021
摘要：【目的】为重金属污染耕地镉、砷低积累水稻品种的选择及建立镉、砷低积累水稻品种筛选鉴定方法提供依据。【方法】采用田间小区试验方法,分析18个水稻品种的镉、砷吸收积累差异。【结果】18个品种的平均产量为5.62±0.22 t/hm2,其中有较大减产风险的水稻品种有5个,其产量比平均产量减产超过5%。18个水稻品种的平均稻米镉含量为0.25±0.06 mg/kg,变异系数为0.44;平均稻米砷含量为0.13±0.04 mg/kg,变异系数为0.28,且稻米镉、砷含量与茎叶镉、砷含量呈极显著正相关。基于稻米镉砷含量的聚类分析结果表明,镉高积累水稻品种有P15、P16、P18,不宜在镉污染稻田种植;镉低积累水稻品种有P1、P6,适于轻中度镉污染稻田的安全利用。【结论】稻米镉、砷含量可直接反映水稻对镉、砷的吸收积累特征。
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不同水稻品种对镉、砷的吸收累积特征
《湖南农业科学 》 2020
摘要：采用田间试验方法,对污染稻田内15个水稻品种的镉、砷吸收累积特征进行了研究.结果表明:15个供试品种的稻米镉含量范围为0.04~0.06 mg/kg,均未超过食品安全国家标准;砷含量范围为0.15~0.28 mg/kg,其中C两优386、晶两优1212、泰优390和深两优475的稻米砷含量超过食品安全国家标准.镉的转运效率以深两优475最高,五优308最低,砷的转运效率以深优9595最高,Y两优9918最低.15个品种稻米镉、砷富集系数均低于1.0,说明该土壤上稻米对镉、砷的富集能力较弱.
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镉砷低积累水稻品种筛选
《湖南农业科学 》 2020
摘要：通过田间试验方法,对镉砷复合污染稻田内15个水稻品种的镉砷累积特性进行研究.结果表明:15个水稻品种的平均产量为7962.20±352.45 kg/hm2,其中野香优丝苗、天龙一号、深优9595这3个品种产量较低,存在减产风险;15个供试品种的稻米镉含量范围为0.41~0.81 mg/kg,均超过食品安全国家标准;稻米砷含量范围为0.14~0.21 mg/kg;其中深优9595、桃优香占、C两优87和天龙一号4个品种超过食品安全国家标准;15个品种中仅Y两优9918和野香优莉丝这2个品种的稻米镉、砷含量皆低于平均值,可优先在轻度镉砷复合污染地方进行试种;根据稻米镉、砷含量进行聚类分析可知,15个品种可分为3类,第一类为镉高砷低类型,有隆两优华占、晶两优1212、隆两优1988、C两优386这4个品种;第二类为镉砷同步低积累类型,仅Y两优9918这1个品种;第三类为砷高镉低类型,有深两优5814、和两优1号、C两优87等10个品种.
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不同类型土壤镉含量对香芋镉吸收的影响
《生态环境学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为探明香芋(Colocasia esculenta)镉(Cd)超标的关键原因,在湖南临武香芋主产区分别选择紫色页岩和第四纪红壤发育的Cd污染水稻土,研究土壤Cd含量、Cd活性及土壤基本理化性质对香芋Cd吸收的影响,以期为香芋的安全种植提供技术支撑.结果表明,两个试验点所有香芋Cd质量分数皆超过食品安全国家标准(0.1 mg·kg?1),且各试验点内田块间土壤Cd含量、pH差异显著,而土壤有机质和阳离子交换量变异较小;紫色页岩发育的中碱性水稻土壤Cd活性、Cd在土壤-香芋系统中的转移系数(TFstem/taro、TFtaro/soil)皆低于第四纪红壤发育的酸性水稻土;紫色页岩发育的中碱性水稻土中,香芋Cd含量主要受土壤全Cd、TFtaro/soil的正调控;而第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,香芋Cd含量既受土壤全Cd、DTPA-Cd、TFtaro/soil的正调控,还受土壤pH的负调控.为实现香芋的安全生产,紫色页岩发育的中碱性水稻土中,应优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd低于0.65 mg·kg?1的土壤进行种植;而在第四纪红壤发育的酸性水稻土壤中,则可优先选择Cd吸收能力较低的香芋品种,或选择土壤全Cd含量低于0.41 mg·kg?1的土壤,或调理土壤pH至6.26以上,以及钝化土壤DTPA-Cd至0.19 mg·kg?1以下的技术措施,抑制土壤Cd向香芋的迁移转运.
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3种有机物料对土壤镉有效性及水稻镉吸收转运的影响
《农业环境科学学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：种植绿肥、秸秆还田和施用有机肥是稻田土壤有机质提升的主要途径,明确其对土壤镉(Cd)有效性及水稻吸收积累Cd的影响,对于我国南方Cd污染稻田的安全利用具有重要指导意义.采用田间小区试验,设置等量(2250 kg·hm-2,干质量)紫云英、油菜秆和有机肥施用处理,通过测定二乙烯三胺五乙酸提取态Cd(DTPA-Cd)、根表铁膜Cd含量和水稻各部位Cd含量,结合土壤理化指标和酶活性变化,对比分析3种有机物料对Cd在土壤-水稻系统迁移转运的影响并探讨其机理.结果表明:3种有机物料提高了土壤溶解性有机碳(DOC)、有机质含量和水稻产量,增强了土壤过氧化氢酶和纤维素酶活性,在一定程度上增加了根表铁膜量及其Cd吸附量.与CK相比,紫云英、油菜秆和有机肥处理水稻根对Cd的吸收分别增加4.22%、16.99%和38.27%(P<0.05),Cd由水稻根向稻谷的转运系数和叶向稻谷的转运系数均明显提高,水稻稻谷Cd含量分别显著增加32.67%、39.60%和54.46%(P<0.05).在Cd污染土壤上施用有机物料虽能提升土壤肥力,但会促进水稻根系对Cd的吸收和向稻谷的转运.因此在南方Cd污染稻田应谨慎施用有机物料,防止由此导致的稻米Cd积累风险.
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镉对薄皮甜瓜幼苗生长和生理生化特性的影响
《华北农学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为了研究不同浓度镉胁迫对不同薄皮甜瓜品种幼苗生长和生理特性的影响,在前期试验的基础上,采用水培方法,以薄皮甜瓜品种X-T-G(相对高积累品种)和IVF-28(相对低积累品种)为材料,通过设置0,30,60,100 mg/L 4种不同镉浓度,研究不同镉胁迫浓度下X-T-G和IVF-28薄皮甜瓜品种地上部、根系生长和生理生化指标的变化。结果表明:X-T-G和IVF-28的株高、茎粗、总根长、根表面积、根体积、根尖数、分形维数均随镉胁迫处理的浓度增加而减小,其中X-T-G降幅与IVF-28相比较低。随着镉胁迫处理浓度的增加,2个供试的薄皮甜瓜品种的生理也发生了改变,其中SOD、MDA和H_2O_2含量均随镉胁迫处理浓度的升高而增大,POD活性和GSH含量在60 mg/LCdCl_2处理时达到最大,而CAT活性和PRO含量在30 mg/L CdCl_2处理时达到最大,其中X-T-G的生理生化指标高于IVF-28。综上可知,薄皮甜瓜品种X-T-G幼苗在镉胁迫下,幼苗对镉胁迫的耐受性高于IVF-28。
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玉米/大豆间作的镉累积规律初探
《农业环境科学学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为探索镉污染农田高效种植结构调整模式,通过在镉污染严格管控区农田(土壤全镉含量1.98 mg·kg-1)开展不同镉积累特性的玉米和大豆间作试验,系统研究了单作和间作下玉米和大豆的镉吸收积累规律.结果表明,随着生育进程推进,玉米秸秆镉含量呈总体降低的变化趋势,大豆秸秆镉含量呈逐渐升高再降低的趋势,玉米苗期秸秆镉含量最高,而大豆鼓粒期秸秆镉含量最高;大豆成熟期籽粒镉含量高于鼓粒期,玉米灌浆期籽粒镉含量高于成熟期;间作降低了成熟期镉低积累玉米籽粒镉含量,提高了镉高积累玉米籽粒镉含量,间作模式下镉高积累和低积累玉米品种籽粒镉含量平均值分别为0.139 mg·kg-1和0.003 mg·kg-1,分别较单作降低了-14.88%和88.46%;秸秆和籽粒的富集系数大豆分别为2.567~3.329和0.667~0.764,玉米分别为0.729~3.339和0.001~0.079,间作玉米秸秆富集系数较单作增加0.15%~46.22%,低镉积累玉米籽粒富集系数较单作降低84.62%~92.31%;间作处理土地当量比为1.46~1.77.因此,间作大豆可以保证低镉积累玉米籽粒在镉污染土壤的安全生产,为土地合理利用提供有效的参考途径.
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茶园土壤-茶树-茶叶-茶汤中镉转移规律及安全性评价
《茶叶通讯 》 2020 北大核心
摘要：为论证镉污染土壤种植茶树的安全性与可行性,通过盆钵茶园试验研究了湖南9个主栽茶树品种在不同镉含量土壤中对镉的吸收积累特性和茶汤中镉元素的浸出率。结果表明,在pH值4.1的土壤中,通过根系吸收的镉元素从根系到主干,再到侧枝枝干和茶树叶片的转运过程中,各器官的镉含量依次递减,茶树嫩芽(叶)中镉的富集系数仅0.13～0.24;茶树种植在土壤镉含量低于3.0 mg/kg的土壤中,茶叶没有出现镉超标现象;镉元素在茶汤中的平均浸出率为9.87%,利用膳食暴露风险评估模型对茶叶和茶汤中的镉含量进行风险评估,表明供试茶叶样品中的镉不会对人体健康产生威胁。
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