不同纳米硅制剂及不同喷施时期对水稻镉吸收的影响_刘传平

不同纳米硅制剂及不同喷施时期对水稻镉吸收的影响_刘传平
不同纳米硅制剂及不同喷施时期对水稻镉吸收的影响_刘传平

水稻重金属镉污染研究综述

水稻重金属镉污染研究综述 镉(Cadmium,Cd)是一种毒性极强的重金属元素,也是人体和植物非必需元素。Cd 由于其在环境中具有很强的迁移转化特性及对人体的高度危害性而被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注的5大重金属污染元素之一(孙聪,2014)。镉通过食物链进入人体后,会对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统等产生损伤,造成急性或慢性中毒,甚至癌变。镉过量会抑制植物的生长。水稻是中国第一大粮食作物,全国约有65%人口以稻米为主食,稻米的安全品质与人类健康密切相关,目前水稻生产正受到镉污染土壤的严重威胁(孟桂元,2015)。与其它重金属元素相比,镉(Cd)对水稻显示出更大的毒性,镉的活性较强,容易被水稻吸收和富集,可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的镉,重金属Cd通过灌溉在土壤中累积,且主要累积在0-20cm表层土壤(姜国辉,2012),经过根、茎、叶的吸收,最终迁移到稻米中,直接影响人类的健康。据不完全统计,我国受镉污染的农田面积已超过20万hm2,每年生产镉含量超标的农产品达14.6亿kg(杨双,2015),由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万t,受污染粮食多达1200多万t,经济损失达200多亿元。如在湖南安化县境内的某铀矿区,每年因污灌带入农田的镉达2-3kg/hm2,使近40km2的农田受到不同程度污染。严重危害了广大人民群众的身体健康(贺慧,2014)。目前土壤镉污染问题已成为国内外学者研究的热点之一(李启权,2014)。国内、外关于土壤Cd污染对水稻的生态风险进行了大量的研究,主要集中在不同水稻对Cd的富集机理、Cd在土壤-水稻系统迁移转化的根际过程及分子机理与遗传规律、Cd诱导胁迫的生理生化特征及Cd污染土壤的生态修复等。 1、不同水稻对Cd的富集机理 大量研究表明,由于遗传特性的不同,水稻对镉的吸收存在着很大差异,这种差异不仅表现在水稻的不同类型之间,也表现在不同品种之间。李坤权等研究表明,水稻糙米中的镉浓度与水稻类型有关,即籼型>新株型>粳型(李坤权,2003)。李正文等采用田间试验的方法,研究了江苏省目前栽种的57个水稻品种,揭示了杂交稻Cd吸收极显著高于常规稻(李正文,2003)。徐燕玲等认为,在低污染水平土壤上,水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性,而水稻类型间Cd含量没有显著差异,因此按照水稻类型来筛选是不可行的,应针对品种来筛选并对筛选出来的稳定的品种进行重点研究(徐燕玲,2009)。孙聪研究发现,不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异,虽然Cd属于非必需元素,但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值(HC550%)为4.93mg·kg-1(孙聪,2014)。 孟桂元以湘中地区主要栽培的26个水稻品种为材料,研究了镉胁迫(0.5mmol/L)对不同水稻品种种子萌发及根芽生长的影响。结果表明,镉胁迫对水稻种子的发芽率、发芽指数影响不显著,对种子活力指数及根芽生长具有显著影响;镉胁迫对根的抑制作用明显大于对芽的抑制。不同品种对镉胁迫的耐性存在较大差异(孟桂元,2015)。刘侯俊研究东北地区水稻生长、籽粒产量和Cd在水稻植株不同部位的分配规律。结果表明,土壤中添加Cd后,多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降,只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。Cd在水稻植株中的含量遵循根系>茎叶>颖壳>籽粒的规律(刘侯俊,2011)。张锡洲比较水稻亲本材料的镉耐性差异,筛选镉低积累水稻种质资源,为水稻镉安全品种(Cd-safecultivars,CSCs)

分区治理耕地镉污染

分区治理耕地镉污染 土壤,就在我们的脚下,日日支撑着我们的衣食住行。但在社会高度发达的今天,土壤离大多数人似乎已经很远很远。但近些年来,粮食的重金属超标问题频繁出现于报端,土壤问题也渐渐走入人们的视野,土壤学也因此变成了一门“显学”。 去年春天,面对律师的质询,环保部因声称土壤污染数据是“国家秘密”而饱受非议。 4月17日,环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》在经过一年多的漫长等待后终于横空而出。随后,中外媒体争相报道,环保业界也力图嗅出产业良机。 此次公布虽然短短数页,但饱含高度浓缩的信息和数据。此次公布宣告土壤污染不再是“国家秘密”,政府开始正视粮食安全问题,重视土壤污染问题,同时将开启土壤污染治理。 纵观这些报道,一些误解和不明之处还比较多。笔者特做简单解析,以期这一公报得到更多人的理解。 第一,样点超标率不等同于面积超标率。 公报出台后,很多媒体都以中国大陆有1/5的耕地遭受污染为题进行了醒目报道,但连卫报都难免误读,其标题

为“One fifth of China's farmland polluted”(五分之一的中国耕地遭到污染),副标题对此做了进一步解释。事实上,公报在最后的注释中明确标注了“点位超标率是指土壤超标点位的数量占调查点位总数量的比例”。由于此次调查的网格精度为8km x 8km,其调查的精度难以换算为面积来表达。 日本和中国台湾的调查经验有助于我们理解本次土壤污染的调查。日本的土壤调查分为“概查”和“详查”。“概况调查”针对全国农田,水田按照1000公顷一个点,旱地按2000公顷一个点的比例进行以掌握农用地土壤有无污染。“详细调查”以2.5公顷(长宽约各160米)取一个点。中国台湾将土壤污染调查分为四个阶段,第一阶段以1600公顷为1单位网格,第二阶段以25公顷为1单位网格,第三阶段针对中样区(25公顷)调查结果之重金属含量偏高地区或认定有污染地区,再以1公顷为一采样单位进行更细密调查,第四阶段对第三阶段调查结果达第5级以上之地区继续定期监测及调查,并追查污染源。 本次公报公布的样点精度(8km ×8km,即64平方公里一个点)远远大于日本和中国台湾最初的调查精度,土壤污染的污染源多样,污染在时间空间上具有高度不均性的特征。因此样点超标率远远不能等同于面积超标率,理解公报必须深刻理解这一点。 第二,南方土壤污染并不重于北方。

镉毒害对水稻生理生态效应的研究进展

环境生物无机化学论文 班级:环科一班 姓名:黄 * * 学号:20080340*** 指导老师:张 * *

重金属镉污染对水稻生理生态效应的研究进展 摘要:重金属镉是植物生长的非必需元素, 它具有很大的生物毒性, 与其它重金属相比, 更易被植物吸收积累。在参考大量文献资料的基础上, 综述了镉( Cd)毒害引起水稻的部分生理生化特性, 以及镉在水稻体内的吸收、分布和转运积累动态, 并讨论了生产低镉或无镉污染的水稻途径。 关键词:镉污染; 水稻; 生理生化; 效应 前言:工业“三废”的大量排放和不合理处置以及大量肥料的施用是导致土壤镉污染的主要原因, 镉因其在土壤中的高度移动性和对作物的高度毒害性, 被视为重金属中最具有危害性的一种污染元素。水稻作为我国重要的农作物, 在整个国民经济和社会安定中起着重要作用。镉污染不仅影响其生长发育, 导致产量下降, 更为重要的是重金属在水稻体内大量积累, 并沿着食物链进入人类, 最终危害人类身体健康。因此其产量和品质直接影响着人类饮食水平的提高, 这就迫切要求我们对水稻中的镉有充分的了解。 1 镉对水稻生理生化特性及种子萌发的影响 1.1 镉胁迫对水稻抗氧化类酶活性的影响 在重金属镉的胁迫下, 水稻通常会产生高活性的氧自由基(ROS) , ROS 与细胞膜系统、脂类、蛋白质和核酸等生物大分子发生连锁式反应, 使细胞结构遭到强烈破坏。由于镉对细胞结构的伤害, 破坏了胞内外酶及催化作用的原有区域, 还可能直接占据某些酶活性中心, 使酶活性受到影响。 植物体内的SOD、POD和CAT是活性氧自由基清除系统中的重要保护酶之一。在外来胁迫初期, 植物体内的活性氧清除系统被激活, 其产生的作用超过了活性氧对植物的损伤作用, 表现为镉胁迫初期对种子萌发及植物幼苗苗长有一个低浓度下的刺激效应。但是随着镉浓度的增加和胁迫时间的延长, 保护酶系统逐渐被抑制, 抗氧化酶系统内多种酶之间的活性比不平衡, 细胞内多种功能膜被破坏, 表现为生理代谢紊乱, 直至细胞凋亡。 1.2 镉离子胁迫对水稻光合作用和叶绿素的影响 镉对光合作用和叶绿素也有不同程度的影响。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素之一。有关研究发现镉胁迫下, 叶绿素( a, b) 减少, 类囊体中的叶肉细胞明显减少, 叶片氧呼出效率降低, 光合作用Ⅱ系统被钝化等。当土壤中的Cd 浓度高到一定含量时, 水稻会出现受害症状,表现为叶片失绿, 出现褐色斑点与条纹, 严重影响光合作用。重金属离子能与酶活性中心或蛋白质中的巯基结合, 能取代金属蛋白中的必需元素, 导致生物大分子构象改变、酶活性丧失, 抑制了原叶绿素酸酯还原酶活性而引起叶绿素含量的下降, 引起植株失绿。同时,镉毒害使水稻吸收的元素减少, 阻碍叶绿素形成及其含量增加, 导致叶绿素含量下降,

镉污染农田土壤钝化技术研究进展

Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2019, 7(3), 220-225 Published Online July 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/499809242.html,/journal/hjss https://https://www.360docs.net/doc/499809242.html,/10.12677/hjss.2019.73027 Research Progress of Soil Passivation Technology in Cadmium Contaminated Farmland Yuanyu Liang, Xiaoli Wang*, Fang Yang College of Agricultural, Guizhou University, Guiyang Guizhou Received: Jun. 14th, 2019; accepted: Jul. 5th, 2019; published: Jul. 12th, 2019 Abstract With the advent of science and technology society, modern industry and agriculture are develop-ing rapidly with each passing day. As a result, heavy metals have gradually penetrated into the soil environment, causing huge pollution to the ecological environment. The heavy metal cadmium is the most serious pollution in farmland soil and the most significant element exceeding the stan-dard in agricultural products. It described in the paper that the current commonly used repair method of farmland soil pollution, shows that passivation repair material is by changing the soil, PH, generate precipitation, adsorption and ion exchange, organic ligand complex, ion competition, etc., to reduce the soil effective state of cadmium content and biological effectiveness. This paper expounds the passivation repair mechanism of soil cadmium pollution as well as the influence factors of passivation effect of repair, and briefly summarizes the common passixator on market at present. Keywords Cadmium Pollution, Passivation Technology, Passivation Mechanism, Passivating Agent 镉污染农田土壤钝化技术研究进展 梁远宇,王小利*,杨芳 贵州大学农学院,贵州贵阳 收稿日期:2019年6月14日;录用日期:2019年7月5日;发布日期:2019年7月12日 *通讯作者。

镉污染报告

镉污染报告 目录 1 镉污染现状分析 (1) 1.1 镉污染的来源 (1) 1.2 主要的镉污染类型 (1) 1.3 中国至今发生的镉事件 (2) 1.4 浙江省镉污染现状 (3) 1.4.1 浙江土壤镉污染地区 (3) 1.4.2 镉污染检测与研究 (3) 1.4.3 现行的监督 (5) 2 世界各国的标准 (6) 3 我国现行的问题 (7) 4 对策、建议 (7) 4.1 控制源头 (7) 4.2 应对污染措施 (8) 4.3 流通环节 (9) 4.4 监控环节 (9) 4.5 保障措施 (9) 4.6 惩罚措施 (10)

1 镉污染现状分析 1.1镉污染的来源 目前,根据中国的发展现状,镉污染的主要来源有(1)工业化结果:大规模的开矿,不合理的金属加工和不达标的污染物排放;(2)农业结果:主要形式有施用含有镉的农药和不合理的施用化肥、农用塑料薄膜的使用;(3)城市化结果:在城乡结合带处置城市垃圾;(4)商业化结果:含污染物的电子产品等充斥着整个市场,进口国外垃圾;(5)日常生活产生的镉污染:吸烟以及使用含镉的用品。1.2 主要的污染类型 1.2.1 土壤污染 据统计全世界每年向环境中释放的镉达到30000吨左右,其中82%-94%的镉会进入到土壤中。我国有关农田土壤镉污染的调查工作开始于20世纪70年代中后期,至今未见镉污染总体状况的资料报道。1980年中国农业环境报告中指出我国农田土壤中镉污染耕地面积为93332 hm。1989年有报道称,我国11个灌区遭受镉污染农田面积大120002 hm。2003年报道称我国镉污染耕地面积为1.33万公顷,并有11处污染区土壤镉含量达到了生产“镉米”的程度,每年生产5万吨。最近的估算称,中国镉污染耕地达到8000万亩左右,近10%被污染耕地含镉量超标26倍,黄河水系、淮河干流、滦河的镉超标率都在16%以上。 1.2.2 食品污染——稻米污染 在1992年时全国已经有不少地区出现生产“镉米”的现象。 在2007年,南京农业大学农业资源与生态环境研究所教授潘根兴和他的研究团队,在全国华东、东北、华中、西南、华南和华北6个地区的县级以上市场中,随机采购大米样品91个,结果表明10%左右的市售大米镉超标。研究还表明,中国稻米重金属污染以南方籼米为主,尤以湖南、江西等省份最为严重。 2011年,据《新世纪》周刊报道中的抽样调查显示,中国多地市场上约10%的大米中镉含量超标。主要是水稻受污染。据统计,现如今,中国已经有八千万亩种植水稻的耕地受到了金属镉的污染。 下图(图1)为中国大米污染不完全分布图,展示了中国受镉污

镇2020年受污染耕地安全利用综合技术实施方案

XX镇2020年受污染耕地安全利用综合技 术实施方案 为全面推进我镇受污染耕地安全利用工作,确保考核任务按时按质完成,根据省、市、县的文件精神和《XX县2020年受污染耕地安全利用工作方案》的要求,结合我镇实际,特制定本实施方案。 一、具体任务 2020年全镇安全利用中度污染耕地考核任务是12924亩(其中集中推进区1720亩)在我镇选择基础条件好、基础数据齐全、且在黄色图斑内受污染耕地集中连片的村组(XX村、XX社区、XX村、XX村、XX村等)开展安全利用。 二、技术模式 全面统一推广VIP+n修复治理技术模式,即低镉品种+淹灌+叶面阻控剂组合技术模式。 1、推广镉低积累水稻品种 统一种植镉低积累水稻品种。根据我镇生态气候条件及种植习惯,中(晚)稻科学合理搭配从我省《应急性镉低积累水稻品种指导目录》选择低镉品种进行推广种植。 2、淹水灌溉

全面实施全生育期淹水灌溉。按照《稻田镉污染修复治理水稻田间水分管理技术规程》统一实施,全生育期保持田间有水层,直到收割前7天左右自然落干,尤其是在抽穗前20天至抽穗后20天内必须保证田间有3cm水层。必须要晒田的丘块,要尽量降低晒田的程度和时间。 3、喷施叶面阻控剂 全面喷施叶面阻控剂。从省农业农村厅专家团队推荐降镉效果明显、经济适用的3-5个产品中。在每季水稻分蘖盛期、灌浆初期等2个关键时期,分别按照相应产品的使用说明统一喷施。 实施进度和农事 1、6月20日至7月5日:确定建设具体考核任务实施地点,落实到村组、农户和田块,并登记造册,上报县农业农村局,编制实施方案;启动叶面阻控剂等技术物资釆购,同时开展宣传发动及培训。 2、喷施叶面阻控剂。中稻:7月10日至15日第一次喷施叶面阻控剂,8月15日至20日第二次喷施叶面阻控剂;晚稻:7月25日至8月5日第一次喷施叶面阻控剂,8月25日至9月5日第二次喷施叶面阻控剂。 3、中、晩稻整个生育期在分蘖未期露田7天,再在收割前7天断水晒田。 四、组织实施

水稻突变体介绍及鉴定(很详细)汇总教材

RMD水稻突变体信息及基因型鉴定 1.背景介绍: 突变体对于遗传学研究有着重要作用,随着拟南芥和水稻等物种全基因组测序的开展,人类积累了前所未有的基因序列信息,为了弄清这些基因序列的生物学信息,寻找该基因区段序列发生变异的突变体是阐释基因功能最直接最有效的方法。 植物在自然的环境条件下也会产生突变性状,早期普通正向遗传学研究往往通过寻找与某种生物学特性相关的突变体来发掘或定位某个特定基因。为配合植物功能基因组研究高通量的策略,构建水稻等物种的大型突变体库已成为必然,借助水稻全基因组测序信息、通过反向遗传学的手段大规模地筛选突变体库,理论上可以获得基因组中任一基因的突变体,最终实现阐释基因功能的目的。 2.原理: 2.1农杆菌介导的T-DNA 插入 农杆菌是寄主范围非常广泛的土壤杆菌,它能通过伤口侵染植物导致冠瘿瘤和毛状根的发生。1974从根癌农杆菌中分离出一种与肿瘤诱导相关的质粒,称为致瘤质粒(Tumor-inducing plasmid),简称Ti 质粒。Ti 质粒上存在一段DNA,能够转移并整合到植物基因组中,称为Transferred DNA,简称T-DNA。 研究发现,T-DNA 两端存在非常保守的同向重复的25bp 序列,分别称为左边界(LB)和右边界(RB)。T-DNA 的转移只与边界序列相关,尤其是RB,而与T-DNA区段的其它基因或序列无关。我们将T-DNA 区段上的致瘤基因和其它无关序列去掉,利用其转移的特性,实现农杆菌介导的T-DNA 转入水稻愈伤,从而构建水稻突变体库。大量研究表明,农杆菌T-DNA 整合到植物基因组中的位置是随机的,并且整合到植物基因组中的T-DNA 能稳定遗传。由于插入到植物基因组中的T-DNA 区段序列已知,这样随机插入到植物基因组中的T-DNA 类似于给植物基因“贴”了一个序列标签。我们利用这个标签,通过各类PCR技术最终可以获取其插入的位点。 2.2 水稻Tos17 反转录转座子 创造水稻突变体的另一种方法是利用植物的反转录转座子,它们是以DNA→RNA→DNA 的方式进行转座,在水稻上已发现大约40 种长未端重复的反转录转座子,它们是Tos1-Tos32,RIRE1-RIRE8,其中5 类被证明是有转座活性的,分别是Tos10、Tos17、Tos19、Tos25 和Tos27。这些反转录转座子只有在组织培养条件下才具备转座活性,其中Tos17 的转座活性最强,容易插入到富含基因的区域,因此可以直接用于创造插入失活的突变体库。利用含有Tos17 插入的水稻突变体库,可以进行突变性状的筛选, T os17 反转录转座子正成为水稻功能基因组研究的一个有力工具。由于Tos17 反转录转座子为水稻内源的转座子,不需要进行转基因的过程,而且平均每株含有8 个Tos17 个拷贝,在正常情况下能够稳定遗传,因此Tos17 转座子突变体库是水稻功能基因组研究的一个有用资源。但也有研究表明,Tos17 在转座过程中

水稻TOS17突变体库的创建与应用

1文献综述 1.1水稻基因组学研究现状 1.1.2 水稻全基因组测序 水稻(Oryza sativa L.)是世界上最主要的粮食作物之一,全世界有一半的人口食用它,水稻年总产量占世界粮食作物产量第三位,维持较多人口的生活。亚洲是世界水稻主产区,近年稻米产量占世界的90%以上,中国稻米年产量占亚洲的38%。大米作为我国主要粮食种类,在养活我国13亿人口和改善我国居民营养结构中具有举足轻重的影响。同时,水稻又以其基因组相对较小(~430Mbp),高效的遗传转化体系,与玉米、大麦和小麦等其它禾本科作物在基因组上存在明显的共线性,而成为研究单子叶植物的模式植物。 国际水稻基因组计划(IRGSP)启动于1998年,以粳稻品种(japonica)日本晴(Nipponbare)为模式材料,由中国、日本、美国等是十个国家参与,所采用的方法为逐步克隆策略(clone by clone sequencing),随后在2002年由日本和中国科学家率先公布了第1、4染色体的精确序列(Feng et al., 2002; Sasaki et al., 2002; Consortium 2003);2003年9月第10条染色体的全长序列由美国Clemson大学公布(Rice Chromosome 10 Sequencing Consortium, 2003)。2005年8月水稻全基因组精确序列在Nature发表(International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。IRGSP公布的水稻“日本晴”精确序列经过分析表明:(1) 水稻“日本晴”基因组大小为389Mb,IRGSP公布的序列能够覆盖其全基因组的95%,并包含了所有的常染色质和两个完整的着丝粒;(2) 整个基因组中包含大约37544个非转座相关基因,其中71%的基因可能在拟南芥中有同源基因;(3)通过与拟南芥基因组序列对比分析发现,拟南芥90%的基因在水稻中可能存在同源物;(4) 水稻中预测的37544个基因中,29%是属于成簇的基因家族;(5) 水稻基因组中转座元件的数目和种类与玉米和高粱基因组共线性区段的扩张是一致的;(6) 有证据证明基因能从细胞器中转移到细胞核(International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。 另外的一些科学研究部门和公司也分别启动了各自的水稻测序计划。如华大基因在2005年宣布完成籼稻品种“93-11”的全基因组序列测序,其所采用的方法为鸟枪法。Syngenta公司也于2002年宣布完成了粳稻品种“日本晴”的全基

不同基因型水稻籽粒对镉积累的差异

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

中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术(湖南农科院)

项目名称中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术 推荐单位湖南省农科院 项目综述查看 主要完成人 1.纪雄辉 项目主持,项目整体研究思路设计,统筹全面工作,协调项目组成员分工合作。同时,全程参与科研工作,分析和解决学术问题。 旁证材料:专利“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的钝化方法(ZL200910227135.0)”、“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的土壤调理剂及对土壤进行改良的方法(ZL201010583765.4)”(均排名第一);论文:“污染稻田水分管理对水稻吸收积累镉的影响及其作用机理”(排名第一)、“水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理”(排名第二)。 2.刘昭兵 全面协助组织项目实施,确定攻关技术路线,制订实施方案。主要负责指导并参与降低土壤镉生物有效性的化学钝化技术、阻控镉向籽粒迁移的离子颉颃技术、降低稻米镉积累的淹水调理技术以及与土壤性质和污染程度相适应的稻米镉超标控制技术体系的研究,同时,对项目进行过程中出现的问题组织讨论。 旁证材料:专利“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的钝化方法”(排名第二);论文“水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理”、“碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制”(均排名第一)。 3.彭华 全面协助组织项目实施,确定攻关技术路线,制订实施方案。主要负责降低土壤镉生物有效性的化学钝化技术的研究,通过筛选和应用方法试验,研发出无二次污染的工业废弃物纸厂滤泥、铝厂赤泥2种高效钝化剂及其施用方法。 旁证材料:专利“降低酸性镉污染土壤镉生物有效性的钝化方法”(排名第四);论文“水分

管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理”(排名第三)、“碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制”(排名第四)。 4.柳伏龙 主要参与阻控镉向籽粒迁移的离子颉颃技术研究,开发出由硒、锌元素组成的富硒叶面肥,并研究出高效降低水稻籽粒富集镉的施用方法。全面负责组织、实施长沙地区中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术的推广应用工作。 旁证材料: 专利:富硒有机营养调节剂及其制备方法(ZL200710035790.7)(排名第二);降低水稻中砷、铅、镉、汞重金属污染的方法(201110247132.0)(排名第一) 5.彭志红 主要负责中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术的推广应用工作。 6.戴金鹏 主要参与布置于长沙县的利用赤泥、滤泥及石灰等材料为主的化学钝化技术田间试验管理工作,并全面负责组织、实施长沙县等地区中轻度镉污染土壤稻米镉超标控制技术的推广应用工作。 主要完成单位湖南省土壤肥料研究所,长沙三元农业科技有限公司 主要知识产权证明目录查看

大米镉超标的原因

大米镉超标的原因 2013年,湖南省攸县的3家大米厂生产的大米在广东省广州市被查出镉超标。“镉大米”再次进入人们的视线,引起大家的关注,虽然这么多年过去了,但是镉大米留给人们的阴影始终未散去。那么,究竟什么是“镉大米”?哪些地区的大米出现过镉污染的问题呢? 什么是“镉大米”? 镉大米,一般指镉含量超标的大米。镉通常通过废水排入环境中,再通过灌溉进入食物,水稻是典型的“受害作物”。过度使用化肥使土壤中镉含量超标,引起稻谷的吸收是原因之一。一些磷肥和复合肥中镉含量超标,会使土壤和作物吸收到不易被移除的镉。空气和水镉污染也会导致水稻在生长过程中吸收大量的镉。 镉大米的分布区域 根据诚邻粮食的知食库内容,总结了镉大米的以下分布区域: ●四川德阳地区 中国地质大学2008年研究显示,绵竹、什邡等地居民大米、小麦镉摄入量超标2倍至10倍。 ●贵州铜仁万山特区 中科院地球化学所2010年研究显示,成人通过稻米平均每天摄入汞49微克之多。 ●广西阳朔兴坪镇 多位村民疑似“骨痛病”初期症状。 ●广东大宝山矿区 中山大学2010年研究显示,21个水稻品种镉和铅超标率分别达100%和71%。 ●江苏常熟 常熟市高风险区水稻籽粒出现重金属污染,稻米中铅、镉、贡、镍超标严重,其中铅最为严重。 ●湘西凤凰铅锌矿区 中科院地理所2008年研究表明,稻米铅、砷污染严重。 ●湖南株洲马家河镇新马村 稻米镉污染主要来自一公里外的湘江。 ●辽宁李石开发区 辽宁石油化工大学2008年研究显示,水稻中铅含量超标。 ●浙江遂昌 浙江丽水卫生防疫站1987年研究显示,遂昌金矿附近污染区稻米镉含量严重超标。●江西大余钨矿区 江西有色地质4队1997年研究显示,水稻镉超标。 为什么这些地区会有镉大米? 首先,采矿企业对环境保护不够重视,没有相应的环境保护措施,重金属排污被放

土壤镉污染现状及其治理措施

土壤镉污染现状及其治理措施 发表时间:2019-02-27T11:10:35.630Z 来源:《防护工程》2018年第33期作者:贾琳琳 [导读] 目前,土壤污染问题日趋严重,其中土壤重金属污染由于较难察觉。 河北水文工程地质勘察院河北省石家庄市 050000 摘要:镉是一种有毒有害重金属,易在食物链中积累后进入人体,严重危害人类健康。20世纪初因食用镉污染大米,日本大面积爆发“痛痛病”,有关镉污染及防治研究引起全世界关注。本文综合国内外有关文献,对近年来有关研究工作进行了综述,以期推动镉污染防治的进一步发展。 关键词:土壤镉污染;现状;治理措施 引言:目前,土壤污染问题日趋严重,其中土壤重金属污染由于较难察觉,在物质循环和能量循环中难以分解,容易蓄积在土壤中,导致作物减产,并通过植物的根系吸收进入植物体内,再经过食物链的传递和富集而危害人体健康。土壤重金属污染以铅(P)和镉(Cd)为主,镉是生物生长发育过程的非必需元素,是自然界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一。因此,分析我国土壤镉污染现状、区域和来源,以及治理土壤镉污染的各种修复技术,对了解我国镉污染现状及解决土壤镉污染引发的粮食安全问题具有重要意义。 1土壤中镉污染的现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系,在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中,不可避免地会有外源镉进入这个体系。镉对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气中镉的扩散、沉降、累积,含镉废水灌溉农田,以及含镉农药、磷肥的大量施用。外来镉多富集在土壤的表层。在沈阳张士灌区土壤中,经污灌进入土壤中的镉的56.33%累积于土壤的表层,去表土15~30cm,可使稻米中的镉下降50%。我国有关农田镉污染的调查工作是20世纪70年代中、后期开始的,但至今未见镉污染总体状况的资料报道。何电源等在1987~1990年间对湖南省的农田污染状况进行了调查,结果发现,农田镉污染主要来源与工矿企业排放的废气和废水,在各类镉污染农田中5%~10%的面积减产严重。值得注意的是,我国镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的。目前,我国污灌农田已扩大到1.4×107hm2,由于污灌不当对6.3×107hm2农田造成不同程度的污染,其中镉污染耕地1.3×104hm2,涉及11个省市25个地区,每年生产镉米(是指镉含量超过1mg/kg 的糙米,长期食用会引起骨痛病,因而禁止食用)5.0×107kg。如沈阳市张士灌区因污灌使2533hm2农田遭受镉污染(土壤镉含量≥1. 0mg/kg),其中严重污染面积(可能产生的稻米镉含量≥1.0mg/kg的农田)占13%;江西大余县污灌引起的镉污染面积为5500hm2,其中严重污染面积占12%。另外,土壤中的作物受镉污染导致“镉米”的地区还有:上海的沙川灌区、广东的广州和韶关地区、广西的阳朔、湖南的衡阳等。在日本,受镉污染的农田有472125hm2,占重金属污染总面积的82%。 2土壤镉污染的治理方法 2.1物理方法 镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除,换入未污染的土壤,去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法治理镉污染效果非常明显,如吴燕玉等在张士灌区调查时发现去除表层土可使稻米中镉含量降低50%。然而,这种方法需要耗费大量资金、人力物力,且移除的污染土壤又容易引起二次污染,因此难以在大面积治理上推广。电修复技术,是指在土壤外加一个直流电场,土壤重金属在电解、扩散、电渗、电泳等作用下流向土壤中的某个电极处,并通过工程收集系统收集起来进行处理的治理方法。胡宏韬等研究发现,当试验电压为0.5W/cm时,阳极附近土壤中镉的去除效率达到75.1%;淋滤法和洗土法是运用特定试剂与土壤重金属离子作用,然后从提取液中回收重金属,并循环利用提取液。据报道,美国曾应用淋滤法和洗土法成功地治理了包括镉在内的8种重金属,治理了2.0×104t污染的土壤,且重金属得到了回收和利用,而且整个治理过程中没有产生二次污染。 2.2化学方法 化学法治理土壤污染是指土壤中重金属镉可以通过化学反应来减少或降低。可以用化学溶液把镉从土壤中淋洗掉,降低土壤中镉含量。也可加入特定的络合剂,通过离子交换、吸附、沉淀等改变镉在土壤中的存在形态,生成沉淀物,大大减少作物对它的吸收。环保性有机肥具有大量的比表面积和官能团,在改善土壤酸碱性、增加土壤肥力的同时,还可促进土壤中重金属离子形成络合物,从而增加土壤对重金属的吸附能力,提高土壤对重金属的缓冲性,进而减少植物对其吸收的风险,阻止它进入食物链。镉的活性还受土壤酸碱性的影响,在酸性土壤中施用碱性改良剂,如石灰、碱性煤渣、钙镁磷肥、草炭、粉煤灰等,土壤pH值明显升高,一方面增加土壤表面负电荷对Cd吸附,另一方面可将Cd2+水解生成CdOH+,而CdOH+在土壤吸附点上的亲和力明显高于Cd2+,同时生成CdCO3沉淀,使其活性逐渐降低,进而有效降低作物对土壤镉的吸收。 2.3生物方法 生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有:①动物治理:利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②微生物治理:利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用,降低土壤中镉形成难溶磷酸盐;原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感,格兰氏阳性菌可吸收镉。③植物治理:利用某些植物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土壤中的镉;超积累植物目前已发现400多种,可吸收积累大量的镉,超积累植物积累镉的含量一般在0.1%以上;印度芥菜(Brassicajuncea)吸收镉为200mg/kg时出现黄化现象,并对镉富集为52倍;英国的高山莹属类等,可吸收高浓度的镉等。生物治理措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境破坏小,缺点是治理效果不显著。 结束语 土壤镉污染问题是全球关注的环境热点问题之一,在亚洲镉污染尤其严重。经过大量专家的实验研究,已经找到许多方法调节土壤性能,减少作物对镉的吸附作用,如采取物理法、化学法和生物法等治理土壤镉污染问题。这些措施虽然已经比较成熟,但依然存在很多不确定因素,如大范围推广的时间成本、经济成本问题。土壤重金属污染防治不仅需要科学技术,更重要的是需要全人类、全社会的共同关注,一旦发现土壤被污染,各部门要密切配合,提出切实可行的治理方案。在研究土壤污染防控措施时,应根据镉污染物性质(浓度、种

EMS诱变水稻突变体致变基因的鉴定0725

EMS突变体致变基因鉴定 在植物遗传学研究中,研究者除了采用传统的正向遗传学手段外,反向遗传学也得到广泛应用。采用各种物理或化学突变,导致遗传物质发生突变,进而根据突变性状来研究变异基因的生物学功能。在众多的致突变手段中,EMS突变技术由于导致的突变多为单碱基突变,且遵循C>T突变规律,在近代遗传学研究中得到广泛的应用。常规的对突变基因的鉴定多采用建立F2连锁群体,通过分子标记进行图位克隆,研究的周期长、工作量大且过程繁琐。随着高通量测序技术的快速发展,实现了在短期时间内获得植物的基因组信息,为研究突变体的突变基因的鉴定提供了一条新的研究途径。 根据对研究材料中突变基因的信息不同可以分为两种策略: 方案一:对于已经比较纯合的突变体植株,可以直接对野生型植物和突变体植株进行深度测序,通过对野生型和突变体中的变异信息的分析,直接对导致表型的致变位点进行鉴定。 方案二:对于没有初步定位突变位点信息的材料,可以对突变植株的自交F2后代中,选择具有突变表型的植株进行混合测序,突变位点在混合群体中应该处于高度纯合而极低的杂合度,因此通过对全基因组中位点进行扫描,从而定位到突变位点。该方法特别适合于大量突变体的鉴定,可以同时鉴定大量的株系,且群体建立方法简便,工作量低。

变位点,并定位突变基因,然后对可能的突变基因的表达进行检测。 方案二:如果没有定位信息,可以将多株具有突变表型的F2个体的DNA按等量混合,并进行低深度(30X)测序,即可减少工作量

又可降低测序成本。由于EMS诱变F2代中具有表型的多为隐性纯合突变,突变基因所在区间为纯合子,为了减少假阳性出现,结合分析该区间的杂合度综合分析,获得突变位点后在扩大样品群体中进一步验证,即可定位导致突变表型的位点和基因。 水稻、拟南芥、玉米等重要模式和粮食作物已经完成了基因组的完整测序,为基于高通量测序技术的突变基因的鉴定奠定了丰富的资源基础。该方案的实施将为加快作物突变体的鉴定具有重要的推动作用,并为作物功能基因组研究提供了一种高效、便捷的技术手段。该方案一中针对具有明显表型的突变体方案包括以下三个步骤:(1)测序样本的选择及测序深度的确定 选择连续多代自交的突变体植株,以及野生型植株个体,提取基因组DNA,按照标准的Illunima 建库流程,建立插入片段为350bp 的文库,根据不同作物基因组大小进行30X测序。 (2)基因组重测序数据的获得与生物信息学分析 通过对测序数据的质控之后,将获得的reads同野生型基因组序列进行,找出测序数据中的SNP、InDel,对全基因组的SNP纯合度进行分析,找出可能的突变位点,并进一步采用其他分析软件进行确认,从而锁定出突变表型相关位点及基因。 (3)突变位点的鉴定和扩大群体中验证 根据生物信息学获得突变位点信息,利用Sanger测序进一步在突变体中进行验证。

【CN110218811A】一种筛选水稻突变体的方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910379866.0 (22)申请日 2019.05.08 (71)申请人 中国科学院植物研究所 地址 100093 北京市海淀区香山南辛村20 号 (72)发明人 漆小泉 张英春 冯来宝 池旭  (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 魏少伟 (51)Int.Cl. C12Q 1/6895(2018.01) C12Q 1/686(2018.01) C12N 15/11(2006.01) (54)发明名称 一种筛选水稻突变体的方法 (57)摘要 本发明公开了一种筛选水稻突变体的方法。 本发明公开的筛选水稻突变体的方法包括:利用 多重PCR富集待测水稻中的目标DNA片段,得到富 集的目标DNA片段;对富集的目标DNA片段测序, 得到待测水稻目标DNA片段序列;比较待测水稻 目标DNA片段序列与野生型水稻目标DNA片段的 序列,确定待测水稻目标DNA片段是否发生突变, 以确定待测水稻是否为突变体。实验证明,利用 本发明的方法可成功检测目标DNA片段是否发生 突变, 进一步可用于筛选突变体。 权利要求书3页 说明书43页序列表1页 附图7页CN 110218811 A 2019.09.10 C N 110218811 A

权 利 要 求 书1/3页CN 110218811 A 1.鉴定生物目标DNA片段突变的方法,包括: 1)利用多重PCR富集待测生物中的目标DNA片段,得到富集的目标DNA片段;所述利用多重PCR富集待测生物中的目标DNA片段包括利用多重PCR方法扩增得到目标DNA片段,实现目标DNA片段的富集;所述多重PCR方法,包括:利用成套引物对目标DNA片段进行PCR扩增,得到PCR产物,将该PCR产物记为PCR产物1;所述成套引物满足如下a1)、a2)和a3):a1)所述成套引物由n个引物对组成,n为大于等于2的自然数; a2)所述成套引物中的每个引物对的因素J小于50%,所述因素J为引物对的反向引物与所述成套引物的其它引物形成引物二聚体的个数占所述成套引物中引物个数的百分比; a3)所述成套引物中的每个引物对的9个因素中至多一个因素不在标准范围内;所述9个因素为因素A、B、C、D、E、F、G、H和I; 所述因素A为引物对的反向引物的GC含量; 所述因素B为引物对的反向引物的TM值, 所述因素C为目标片段的GC含量; 所述因素D为从目标片段上游400bp处至该目标片段下游400bp处间的DNA片段的GC含量; 所述因素E为目标片段的结构自由能; 所述因素F为目标片段及目标片段下游150bp的连续DNA片段的结构自由能; 所述因素G为目标片段及目标片段上游150bp的连续DNA片段的结构自由能; 所述因素H为引物对的正向引物3’末端5个核苷酸的结构自由能; 所述因素I为引物对的反向引物与所述成套引物的其它引物中部连续大于等于5个核苷酸所形成的多个双链DNA的TM值总和; 所述9个因素的标准范围如下: 35%≤所述因素A≤60%; 68℃≤所述因素B≤79℃; 30%≤所述因素C≤70%; 30%≤所述因素D≤70%; 15kcal/mol≤所述因素E的绝对值≤70kcal/mol; 所述因素F的绝对值<100kcal/mol; 所述因素G的绝对值<100kcal/mol; 4kcal/mol≤所述因素H的绝对值≤10kcal/mol; 所述因素I<100℃; 2)对所述富集的目标DNA片段测序,得到待测生物目标DNA片段序列; 3)比较所述待测生物目标DNA片段序列与野生型生物所述目标DNA片段的序列,确定所述待测生物目标DNA片段是否发生突变:所述待测生物目标DNA片段序列与野生型生物所述目标DNA片段的序列相同,所述待测生物目标DNA片段未发生或候选未发生突变;所述待测生物目标DNA片段序列与野生型生物所述目标DNA片段的序列不同,所述待测生物目标DNA 片段发生或候选发生突变。 2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述成套引物中各引物对的正向引物含有相同的序列,记为正向引物共同序列;各引物对的反向引物含有相同的序列,记为反向引物 2

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