不同基因型水稻籽粒对镉积累的差异杨春刚１，２，３ 廖西元１，＊ 章秀福１ 朱智伟１ 陈铭学１ 王丹英１ 牟仁祥１ 陈温福２，＊ 周淑清２（１中国水稻研究所，浙江杭州３１０００６；２沈阳农业大学水稻研究所，辽宁沈阳１１０１６１；３吉林省农业科学院水稻研究所，吉林公主岭１３６１００；＊通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｏｘｉｙｕａｎ＠ｍａｉｌ．ｈｚ．ｚｊ．ｃｎ）
ＧｅｎｏｔｙｐｉｃＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎＣａｄｍｉｕｍＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＢｒｏｗｎＲｉｃｅ
ＹＡＮＧＣｈｕｎ－ｇａｎｇ１，２，３，ＬＩＡＯＸｉ－ｙｕａｎ１，＊，ＺＨＡＮＧＸｉｕ－ｆｕ１，ＺＨＵＺｈｉ－ｗｅｉ１，ＣＨＥＮＭｉｎｇ－ｘｕｅ１，ＷＡＮＧＤａｎ－ｙｉｎｇ１，ＭＯＵＲｅｎ－ｘｉａｎｇ１，ＣＨＥＮＷｅｎ－ｆｕ２，＊，ＺＨＯＵＳｈｕ－ｑｉｎｇ２（１ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１０００６，Ｃｈｉｎａ；２ＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６１，Ｃｈｉｎａ；３ＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＪｉｌｉｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｏｎｇｚｈｕｌｉｎｇ１３６１００，Ｃｈｉｎａ；＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｏｘｉｙｕａｎ＠ｍａｉｌ．ｈｚ．ｚｊ．ｃｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｉｔｈｓｉｘｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓａｔｆｉｖｅｃａｄｍｉｕｍｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅＣｄａｃｃｕｍｕｌａ－ｔｉｏｎｓｉｎｂｒｏｗｎｒｉｃｅ．Ｃｄｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｂｒｏｗｎｒｉｃｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｂｒｏｗｎｒｉｃｅｔｏｓｏｉｌＣｄ．Ｉｔｗａｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｓｃｒｅｅｎｉｎｇｏｆｌｏｗ－Ｃｄ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｕｎｄｅｒｔａｋｅｎｉｎｔｈｅｓｏｉｌｓａｔｓｉｍｉｌａｒＣｄｌｅｖｅｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅ；ｃａｄｍｉｕｍ；ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ；ｇｅｎｏｔｙｐｅ
摘 要：以６个水稻品种为试材，设置５个土壤镉浓度处理的盆栽试验，对水稻糙米中重金属镉的积累进行了研究。在不同浓度的Ｃｄ处理下，水稻糙米中Ｃｄ含量在品种间存在显著差异，而且不同水稻品种的籽粒对土壤中重金属镉的敏感性不同。结果表明，重金属镉低积累水稻品种的筛选应在土壤镉含量相近的土壤上进行。关键词：水稻；镉；积累；基因型
中图分类号：Ｓ５１１．０１；Ｘ１７３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－７２１６（２００６）０６－０６６０－０３
在我国，水稻生产始终是关系到国计民生的大事。以沈阳张士灌区镉污染为代表的重金属污染事件，以及我国农田土壤中的重金属含量持续增加［１］，敲响了我国粮食生产安全警钟。２００２年和２００３年农业部稻米及制品质量监督检验测试中心对我国各地稻米质量安全普查结果表明，稻米重金属镉超标的问题严重。按照我国稻米重金属镉含量０．２ｍｇ／ｋｇ的限量标准（ＧＢ１５２０１－９４），重金属镉的超标率超过１０％，一些镉污染地区的稻米含Ｃｄ量高达０．４～１．０ｍｇ／ｋｇ，远远超过我国谷物中镉的最高许可含量标准，威胁到人体健康。如何有效规避水稻重金属污染，成为当代农业科技工作者的一个新课题。运用工程技术措施或者农业栽培技术措施来消除和减轻环境的重金属污染，虽然可以降低稻米中的镉含量，但是耗资巨大，不能从根本上解决重金属污染土壤上的粮食安全生产问题，而且处理不善易引起二次污染［２－７］。前人对重金属镉在水稻植株上的积累分布进行了一些研究，如张亚丽［８］、周启星等［９］、莫争等［１０］、吴燕玉等［１１］研究了重金属镉在水稻植株中的积累分布规律，张潮海等［１２］、吴启堂等［１３］、蒋彬等［１４］、李正文等［１５］、程旺大等［１６］研究了不同水稻品种间水稻籽粒对重金属镉积累的差异。这些研究结果表明，重金属镉在水稻植株中不同部位的积累有很大的差异；不同水稻品种对重金属镉的吸收积累存在显著的基因型差异；通过选育镉低积累水稻品种，可以得到在重金属镉中度或轻度污染的土地上生产籽粒重金属镉含量不超标的水稻品种［１７］。但是在不同浓度的土壤镉胁迫下，不同水稻品种籽粒对重金属镉积累的规律和差异性，以及籽粒中镉低积累水稻品种的筛选方法还需要进一步研究。本研究通过６个水稻品种、５个重金属镉浓度梯度的实验，对水稻籽粒中重金属镉含量的积累规律进行了研究。
１ 材料与方法１．１ 供试水稻材料与试验设计试验在中国水稻研究所富阳试验基地进行。土壤为潴育性水稻土亚类，斑纹化硬泥田土属，青紫泥土种。按常规方法［１８］测定土壤的主要理化性状：有机质含量３６．９ｇ／ｋｇ、全氮２．７３ｇ／ｋｇ、全磷０．６０ｇ／ｋｇ、全钾２０．１ｇ／ｋｇ、碱解氮２３２ｍｇ／ｋｇ、铵态氮９．７ｍｇ／ｋｇ、速效磷２５．２ｍｇ／ｋｇ、速效钾６５ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ值６．５。供试水稻品种为Ⅱ优３０２７、丰两优１号、河田香稻、协优９３０８、合系２２－２和佳禾早占。采用土培盆栽，盆上口为方形，长４０ｃｍ、宽２５ｃｍ、高２５ｃｍ，每盆装土２０ｋｇ。２００４年５月１６日播种，６月１６日移栽，每盆６穴，单本插植；每处理种３盆作为３个重复。每盆一次性施入Ｎ、Ｐ、Ｋ含量均为１５％的复合肥３ｇ作基肥。重金属镉（ＣｄＣｌ２）处理的土壤镉含量分别为０．７８、０．９９、２．６９、６．０１、１０２．５３ｍｇ／ｋｇ，分别记为Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４，每
收稿日期：２００５－０７－１８；修改稿收到日期：２００６－０８－０７。基金项目：农业部结构调整重大专项资助项目（０４－０１－０２Ａ）。第一作者简介：杨春刚（１９７３－），男，硕士研究生。
０６６中国水稻科学（ＣｈｉｎｅｓｅＪＲｉｃｅＳｃｉ），２００６，２０（６）：６６０～６６２ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｉｃｅｓｃｉ．ｃｎ；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｉｃｅｓｃｉｅｎｃｅ．ｏｒｇ表１ 土壤镉胁迫对水稻糙米镉含量的影响Ｔａｂｌｅ１．ＥｆｆｅｃｔｏｆＣｄｓｔｒｅｓｓｉｎｓｏｉｌｏｎＣｄｃｏｎｔｅｎｔｉｎｂｒｏｗｎｒｉｃｅ．ｍｇ／ｋｇ品种或组合ＶａｒｉｅｔｙｏｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎＴ０（０．７８ｍｇ／ｋｇ）Ｔ１（０．９９ｍｇ／ｋｇ）Ｔ２（２．６９ｍｇ／ｋｇ）Ｔ３（６．０１ｍｇ／ｋｇ）Ｔ４
（１０２．５３ｍｇ／ｋｇ）
Ⅱ优３０２７Ⅱｙｏｕ３０２７０．１５８±０．０５４ａ０．１３３±０．０５１ａｂ０．４３３±０．０９４ａｂ０．８２９±０．１０９ａｂ４．４００±０．２５９ｂ丰两优１号Ｆｅｎｇｌｉａｎｇｙｏｕ１０．１３６±０．０６７ａｂ０．２２６±０．０６３ａｂ０．６１７±０．２３４ａ０．７５３±０．０７９ｂｃ３．０５３±０．２８４ｃ河田香稻Ｈｅｔｉａｎｘｉａｎｇｄａｏ０．０９３±０．０１６ａｂ０．１１８±０．０４９ａｂ０．３９９±０．１０２ａｂ０．８２３±０．１０５ａｂ５．３００±０．２３７ａ协优９３０８Ｘｉｅｙｏｕ９３０８０．０４０±０．００５ｂ０．０５８±０．０１７ｂ０．４０７±０．０６５ａｂ０．６５７±０．１１２ｂｃ３．７５６±０．１２１ｂｃ合系２２－２Ｈｅｘｉ２２－２０．０８６±０．０８５ａｂ０．０８０±０．０５９ｂ０．２５０±０．０６７ｂ０．４２３±０．０９８ｃ１．８５９±０．０９２ｄ佳禾早占Ｊｉａｈｅｚａｏｚｈａｎ０．１２５±０．００７ａｂ０．３６５±０．１６５ａ０．６７６±０．１１３ａ１．１４１±０．１５７ａ４．６２４±０．３６５ｂ 同一列中相同的字母表示不同品种ＬＳＤ多重比较差异不显著。Ｄａｔａｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｔｈｅｓａｍｅｌｅｔｔｅｒｓｗｉｔｈｉｎａｃｏｌｕｍｎｉｎｄｉｃａｔｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％ｌｅｖｅｌ．
处理重复３次。１．２ 取样与测定方法在水稻的成熟期每盆取一整穴，糙米磨粉（过６０目筛）备用。水稻糙米样品消化方法为：５ｍＬ浓硝酸和０．５ｇ干燥样品在微波消化炉（Ｍａｒｓ５）中的高压罐中密闭顺序升温至２００℃消化，冷却后定容在２５ｍＬ容量瓶中。用定量滤纸过滤后，在等离子发射光谱仪ＩＣＰ上测定消化液中镉含量。１．３ 数据处理采用ＳＰＳＳ１０．１统计软件和Ｅｘｃｅｌ进行数据处理。２ 结果与分析２．１ 水稻籽粒重金属镉积累的品种间差异由表１可知，水稻糙米镉含量随土壤镉含量的增加而提高，所有品种的Ｔ２处理中糙米镉含量均超过０．２ｍｇ／ｋｇ的质量安全标准。在Ｔ０处理下，Ⅱ优３０２７糙米镉含量为０．１５８ｍｇ／ｋｇ，协优９３０８的镉含量仅为０．０４ｍｇ／ｋｇ，两者差异达到显著水平。在Ｔ１处理下，佳禾早占糙米镉含量为０．３６５ｍｇ／ｋｇ，与协优９３０８（０．０５８ｍｇ／ｋｇ）、合系２２－２（０．０８０ｍｇ／ｋｇ）的差异达显著水平；在Ｔ２处理下，丰两优１号、佳禾早占糙米镉含量为０．６１７、０．６７６ｍｇ／ｋｇ，与合系２２－２的０．２５０ｍｇ／ｋｇ差异达到显著水平。在Ｔ３处理下，水稻对重金属镉积累的品种间差异进一步加大，佳禾早占的镉含量最高，达到１．１４１ｍｇ／ｋｇ，与丰两优１号、协优９３０８、合系２２－２差异达到显著水平；合系２２－２糙米镉含量０．４２３ｍｇ／ｋｇ为各品种最低，与其余５个水稻品种的糙米镉含量差异显著。Ｔ４处理下，除协优９３０８与丰两优１号、Ⅱ优３０２７、佳禾早占之间糙米镉含量没有达到显著差异外，其余各品种间糙米镉含量差异均达到显著水平。２．２ 糙米镉含量与土壤的总镉含量的关系从表２可以看出，土壤中镉含量与糙米中镉含量之间呈显著正相关。由水稻糙米中的镉含量与土壤中镉含量的对数方程可以得出，６个水稻品种糙米镉含量在稻米质量安全标准０．２ｍｇ／ｋｇ时的土壤总镉含量分别是：Ⅱ优３０２７为１．２６４ｍｇ／ｋｇ、丰两优１号为１．１７５ｍｇ／ｋｇ、河田香稻为１．０３９ｍｇ／ｋｇ、协优９３０８为１．１０９ｍｇ／ｋｇ、合系２２－２为１．６７３ｍｇ／ｋｇ、佳禾早占为１．１４７ｍｇ／ｋｇ，可知合系２２－２的糙米镉含量在稻米质量安全标准０．２ｍｇ／ｋｇ时可容许的土壤总镉含量最高，河田香稻最低。６个水稻品种的糙米镉含量在表２ 糙米的镉含量与土壤总镉含量的关系Ｔａｂｌｅ２ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＣｄｃｏｎｔｅｎｔｉｎｂｒｏｗｎｒｉｃｅａｎｄＣｄｃｏｎ－ｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌ．
品种或组合ＶａｒｉｅｔｙｏｒＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ回归方程ＲｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎＲ２