近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所吳躍進(jìn)團(tuán)隊(duì)在水稻秈粳亞種鎘積累差異的生理機(jī)制研究方面取得進(jìn)展。該工作為鎘污染區(qū)選擇合適水稻品種和田間管理措施，降低水稻生產(chǎn)鎘暴露風(fēng)險(xiǎn)提供理論依據(jù)。相關(guān)成果在國(guó)際期刊Ecotoxicology and Environmental Safety 發(fā)表。
水稻是占全球半數(shù)以上人口的重要的主食，也是重金屬鎘的主要暴露源，長(zhǎng)期接觸高濃度鎘可能導(dǎo)致多種疾病。粳稻和秈稻是栽培稻兩個(gè)亞種，前期研究顯示，粳稻品種籽粒鎘濃度普遍低于秈稻品種，秈粳水稻亞種在重金屬鎘積累上存在遺傳差異。目前，針對(duì)秈稻和粳稻亞種間鎘吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累的生理差異缺乏系統(tǒng)研究。
課題組在輕度、中度和重度三種不同鎘污染水平下，分析秈粳亞種水稻植株中不同組織器官鎘吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和積累的差異，比較秈稻和粳稻品種在營(yíng)養(yǎng)和生殖階段鎘吸收的特點(diǎn)，研究籽粒中積累的鎘與植株碳水化合物運(yùn)輸積累的關(guān)系。結(jié)果表明，參試粳稻組品種在土壤鎘輕度和中度污染暴露條件下籽粒中鎘沒(méi)有超過(guò)我國(guó)谷物鎘限量標(biāo)準(zhǔn)，而參試秈稻組品種在土壤輕度暴露時(shí)有約一半品種籽粒鎘超標(biāo)。
進(jìn)一步機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，秈粳亞種品種對(duì)鎘的積累差異主要是在開(kāi)花后（生殖生長(zhǎng)期），在不同鎘污染水平下，生殖生長(zhǎng)期秈稻鎘吸收速率明顯高于粳稻。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和生殖生長(zhǎng)期，秈稻鎘吸收對(duì)籽粒中鎘積累貢獻(xiàn)率分別為33.8％和66.2％，粳稻分別為44.9％和55.1％。秈稻籽粒中鎘含量與莖鞘中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量之間存在顯著負(fù)相關(guān)，秈稻中鎘向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)伴隨養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)同時(shí)發(fā)生。
研究結(jié)果揭示，可通過(guò)選擇秈改粳或?qū)刖鞠嚓P(guān)鎘吸收運(yùn)轉(zhuǎn)和積累基因，以及在鎘吸收積累關(guān)鍵時(shí)期結(jié)合灌溉等農(nóng)藝措施降低水稻生產(chǎn)中籽粒鎘污染風(fēng)險(xiǎn)，保障糧食生產(chǎn)安全。
該工作得到中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、安徽省科技重大專項(xiàng)等資助。
不同Cd污染暴露下粳稻（a）和秈稻品種（b）在開(kāi)花后莖鞘、葉和籽粒中Cd的變化趨勢(shì)
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