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农田重金属污染是我国当前农业生产面临的重要环境问题,减少重金属进入食物链具有重要的研究意义。本研究以262份中国小麦微核心种质为实验材料,于江苏省昆山市、河南省济源市和卫辉市某重金属Cd污染农田进行大田实验,以期筛选出Cd高、低积累小麦品种。同时,利用分布在小麦全基因组上的512个SSR标记,进行籽粒Cd含量-基因型的关联分析。以期关联到与小麦籽粒Cd含量显著关联的位点,筛选出与重金属Cd相关的等位变异位点,从而为分子育种奠定一定的基础。另一方面,在小麦生长发育的关键时期喷施叶面阻隔剂,以期筛选到能够显著降低小麦籽粒Cd积累的阻隔剂,并进一步研究了阻控机制。本实验将小麦籽粒Cd低积累品种与叶面喷施阻隔剂相结合,共同抑制小麦籽粒Cd的积累,以期在轻度重金属镉污染农田中实现小麦的安全生产。1、各供试农田土壤中的Cd含量均已超出国家农用地土壤重金属污染风险筛选值,接近管控值（GB15618—2018）,评价结果表明各农田土壤存在严重的生态危害。以262份中国小麦微核心种质为实验材料,采用多年多点的大田实验探究小麦不同品种间的Cd积累差异,研究发现:各实验点小麦籽粒Cd含量均超过国家食品安全限值0.1mg·kg-1,比较3个实验点各品种间Cd积累的差异,发现3个实验点的小麦籽粒中Cd含量在不同粒色间和不同品种类型间差异不显著（P>0.05）。对小麦籽粒中重金属Cd含量进行K-均值聚类,Kolmogorov Smirnov Test结果表明:各实验点的小麦籽粒Cd含量的频数分布均近似符合正态分布。此外,根据不同品种在不同实验点及不同年份之间Cd含量,筛选出6个小麦籽粒Cd低积累品种,分别是:“白条鱼”、“红冬麦”、“红金包银”、“小三月黄”、“汉中白”和“青春28”。5个小麦籽粒Cd高积累品种,分别是:“陕麦”、“华东6”、“紫皮”、“农林10号”和“上林小麦”。2、为获得与小麦籽粒重金属Cd积累相关联的分子标记,以群体结构和亲缘关系为基础,利用TASSEL 3.0软件中的混合模型（MLM）方法分别对246份小麦籽粒中Cd含量进行关联分析。利用Genstat软件计算不同实验点中每个小麦品种籽粒Cd含量的最佳线性无偏预测值（BLUP）,将BLUP值与标记进行关联分析。关联结果显示:有9个位点与小麦籽粒中的Cd含量显著相关（P≤0.05）,其中有4个位点表现出与小麦籽粒Cd含量极显著的相关性（P≤0.01）,分别是Xgwm148-2B、Xgwm515-2A、Xgdm98-6D和Xwmc486-6B。其中位于2B染色体上的Xgwm148对表型变异有最大的解释率（R2=5.12%）。进一步分析优势等位基因对小麦籽粒Cd含量的影响,发现4个与小麦籽粒Cd高积累相关的优异等位变异分别是Xgwm148142、Xgwm297144、Xgwm526138和Xgwm565140,它们对表型变异的解释率范围为3.23%～5.12%,其中标记位点Xgwm148对表型的变异解释率最高,为5.12%。Xgwm297有最多的等位变异,等位变异频率为17.48%,观察等位变异基因及其他等位基因Cd含量发现上述4个变异位点表现出更高的Cd积累。5个与小麦籽粒Cd低积累相关的优异等位变异分别是Xgwm515125 Xgdm986147、Xbarc12184、Xgwm29714和Xwmc363122,它们对表型变异的解释率范围为3.66%～4.81%,其中位于2A染色体上的Xgwm515对表型变异有最大的解释率,为4.81%。Xwmc363上发现了最多的等位变异,等位变异频率为68.3%,观察等位变异基因及其他等位基因Cd含量发现上述5个位点的变异基因表现出更低的Cd积累,其中位于2B染色体上Xgwm297146等位变异基因的Cd含量最低。并且发现优异等位变异基因对小麦籽粒Cd积累具有累加效应。3、采用大田实验和盆栽实验探究了小麦叶面阻隔剂的最佳施用时期和施用方法。在小麦的3个生育时期即孕穗期、抽穗期和灌浆期对小麦喷施不同叶面阻隔剂,并在小麦成熟后取样测定小麦籽粒、颖壳、不同节间和不同部位叶片中Cd及其他营养元素Fe、Zn、Ca、Mn的含量。结果表明:50 μM的硝普钠（SNP）,0.1 mM的Na2EDTA,0.5mM的ZnSO4及2 mM的H2BO3能够显著降低小麦籽粒中Cd的含量,并发现灌浆期为叶面阻隔剂施用的最有效的时期。研究发现,叶面喷施阻隔剂主要抑制了 Cd向旗叶和穗下节间转运,减少Cd在旗叶及穗下节间中积累,抑制了 Cd向小麦籽粒中的转运,从而降低了小麦籽粒中Cd的含量。4、以小麦Cd低积累品种（“白条鱼”、“汉中白”和“红金包银”）,以及常规小麦品种（矮抗58）为实验材料,进行叶面喷施Zn和SNP处理,结果发现,与常规品种相比,叶面喷施0.5 mM的ZnSO4和50μM的SNP后,小麦Cd低积累品种的地上部分Cd含量明显降低,Cd的转运系数减小,减少了 Cd从根部向地上部的转移。本实验将小麦籽粒Cd低积累品种与叶面喷施阻隔剂相结合,共同抑制小麦籽粒中Cd的积累,以期实现重金属Cd污染农田中小麦的安全生产。