论文部分内容阅读
土壤重金属污染因其污染危害大、面积广、治理难成为了目前粮食安全和土壤修复的一个热点和重大难题,其中以重金属镉(Cd)污染最为突出。水稻是世界上最重要的粮食作物之一,稻米中重金属的含量是影响稻米品质和安全的重要指标,其中Cd作为有毒重金属元素严重影响着食品安全。为了解析水稻中Cd转运和积累的遗传机理,选育低Cd水稻品种,本研究选取籼稻品种9311、粳稻品种日本晴以及以9311作为轮回亲本,日本晴作为供体亲本构建的染色体片段代换系(CSSLs)群体137份作为研究对象,9311和日本晴进行室内水培实验,采取不同生育时期、不同组织的样品,9311、日本晴和染色体片段代换系群体种植在绵竹Cd污染试验田,成熟收取个材料的籽粒,采用电感耦合等离子体质谱法测定水培样品和糙米中的Cd含量,分析亲本间镉含量的差异,结合糙米镉含量通过染色体片段重叠和简化基因组测序(Reduced-Representation Genome Sequencing,RRGS)的方法对片段代换系群体中降低稻米Cd含量的QTL进行初步定位。得到以下结果:1.对亲本9311和NIP进行1μM镉溶液处理,测定了9311和日本晴各生育时期样品的Cd含量。发现:苗期地下部9311显著高于日本晴,地上部9311略低于日本晴,转运系数(S/R)9311为0.38,日本晴为0.71,9311<日本晴;9311和日本晴叶片分在蘖期至灌浆期Cd含量持续增加,9311始终显著高于日本晴,到灌浆期达到峰值,9311为22.7 mg/kg,日本晴为19.01 mg/kg,成熟期9311下降18.90%,日本晴下降0.79%;颖壳中9311积累量更高,日本晴增长更快。这说明日本晴转运Cd的能力强于9311,但成熟期9311叶片中有更多的Cd被再次转运,这些可能是造成两者稻米Cd含量差异的原因之一。2.在绵竹试验田种植的亲本和染色体片段代换系群体中,日本晴的糙米Cd含量最低。两年片段代换系群体糙米Cd含量相关性较低(r=-0.33),通过比较群体各株系糙米Cd含量相对值的差值(Δ),筛选出了25份糙米Cd含量稳定(Δ<0.01)的株系,其中CSSLs2-7糙米Cd含量最低,2016年为0.84 mg/kg,2017年为0.57 mg/kg。3.用片段重叠和简化基因组测序的方法在第4、6、8染色体共发现6个降低稻米Cd含量的QTLs,其中qCd-6-2的定位区间包含qCd-6-1和OsHMA2,qCd-8-1两年都有检测到,推测qCd-6-2和qCd-8-1这两个区间可能存在降低稻米Cd含量的主效QTL。