不同玉米品种对镉的吸收和转运差异性研究
水稻对重金属镉和铅的吸收和运转及栽培环境的影响研究
水稻对重金属镉和铅的吸收和运转及栽培环境的影响研究一、本文概述本文旨在深入研究水稻对重金属镉（Cd）和铅（Pb）的吸收和运转机制，以及栽培环境对这些过程的影响。
水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其生长环境中的重金属污染问题日益引起人们的关注。
镉和铅是两种常见的重金属污染物，它们在水稻田中的积累和转运对水稻的生长、产量和品质产生显著影响，同时也对人类健康构成潜在威胁。
因此，探究水稻对这两种重金属的吸收、转运机制以及环境因子对这些过程的影响，对于保障水稻安全生产、降低重金属污染风险具有重要的理论和实践意义。
本文将从水稻对重金属镉和铅的吸收和转运机制入手，分析水稻根部对重金属的吸收、茎部对重金属的转运以及籽粒对重金属的积累等过程。
本文还将探讨土壤pH、土壤有机质、灌溉水质等栽培环境因素对水稻重金属吸收和转运的影响。
通过综合分析这些因素，本文旨在为减少水稻对重金属的吸收和积累提供理论依据，为水稻安全生产和重金属污染防治提供科学指导。
二、水稻对重金属镉和铅的吸收机制水稻作为一种重要的粮食作物，其对环境中重金属的吸收和转运机制一直是环境科学和农业科学研究的重要课题。
特别是镉（Cd）和铅（Pb）这两种常见的重金属，由于其在环境中的广泛存在和潜在的生态风险，对水稻生长和产量构成严重威胁。
因此，研究水稻对重金属镉和铅的吸收机制，对于理解重金属在水稻体内的分布、积累和转运规律，以及优化水稻种植技术和降低重金属污染风险具有重要的理论和实践意义。
重金属镉和铅在水稻体内的吸收主要发生在根部。
根系通过主动运输或被动扩散的方式，将土壤中的重金属离子吸收进入根细胞。
其中，主动运输通常涉及到特定的转运蛋白，这些转运蛋白能够识别并转运重金属离子。
被动扩散则是指重金属离子顺浓度梯度进入根细胞，这一过程通常不需要额外的能量供应。
吸收进入根细胞的重金属离子，一部分会被细胞内的螯合剂（如谷胱甘肽、植物螯合肽等）结合，形成稳定的络合物，从而降低其对细胞的毒性。
四个玉米品种在镉污染土壤中的产量和农艺性状表现
武清贵，李文琪，贺俊翔，等.四个玉米品种在镉污染土壤中的产量和农艺性状表现[J].南方农业，2023，17（22）：40-42.四个玉米品种在镉污染土壤中的产量和农艺性状表现武清贵，李文琪，贺俊翔，向 飞，刘兴利（溆浦县双井镇农业综合服务中心，湖南溆浦 419300）摘 要采用大田栽培试验的方法，研究了不同玉米品种产量及其农艺性状对镉污染土壤的响应。
结果表明：在镉浓度为0.86 mg·kg-1的条件下，4个供试玉米品种的农艺性状在Cd胁迫下存在一定的差异，其中湘农玉27号的株高、茎粗、穗位叶叶长均显著低于湘农玉36号、湘农玉22号、湘荟玉1号；湘农玉27号、湘荟玉1号的穗位叶叶宽显著低于湘农玉36号、湘农玉22号。
4个供试玉米品种产量变幅为7 530.09～11 446.85 kg·hm-2，其中湘农玉36号显著高于湘农玉27号、湘荟玉1号、湘农玉22号。
在Cd低积累玉米品种筛选中，可考虑湘农玉36号作为供试品种。
关键词镉；玉米品种；农艺性状；产量；湖南省浏阳市达浒镇中图分类号：S513 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2023.22.012我国约有7%的耕地土壤受镉（Cadmium，Cd）污染，且镉是我国耕地土壤的首要重金属污染物[1]。
2014年的《全国土壤污染状况调查公报》表明，土壤中Cd的点位超标率高达7.0%，远高于Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等7种重金属的污染[2]。
Cd不仅对玉米的新陈代谢有着十分严重的危害，也是玉米植物体内的非必要元素，在玉米生长发育过程中Cd 如果超出一定范围会产生抑制作用。
镉污染已是制约玉米产业发展的重要原因之一，不同程度的镉污染还直接影响玉米产量和品质。
有学者研究表明玉米在Cd 胁迫后叶片发黄，地上地下部分生物量降低，玉米穗的产量下降，甚至籽粒性状和品质性状均受到影响[3]。
研究表明，当Cd浓度大于10 μg·g-1时，会对植物产生危害[4-5]。
不同玉米品种对土壤重金属镉积累富集特性研究
镉（Cd）是植物生长的非必需元素，在环境中，具有很强的生物毒性，易迁移，活性持久，对土壤微生物群落，土壤环境质量和植物生长发育具有巨大危害[1-3]。
WHO确定镉是优先研究的食品污染物，土壤镉污染不但会影响农作物的产量和品质，对生态系统构成潜在的威胁[4-6]，而且镉一旦进入食物链还会对人体健康造成危害[7-8]。
有研究表明，镉污染的农产品后可能导致机体的正常代谢机能紊乱，影响人们肾脏功能，导致骨质疏松和身体疼痛，破坏正常细胞的酶活性，甚至增加人体细胞癌变的风险[9]。
我国部分耕地的重金属污染，对生态环境、食品安全、人体健康及农业发展存在严重威胁[10-11]。
2014年4月17日，环境保护部会同国土资源部发布《全国土壤污染状况调查报告》，首次公布了我国土壤污染状况。
调查结果显示，全国农田土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，其土壤重金属点位超标率达19.4%，而镉的点位超标率为7.0%[12]。
污水灌溉作为一种水处理和水利用的方式曾经在世界各地广泛应用。
在我国，局部地区小规模利用城市工业和生活污水灌溉农田也已有近100年的历史，大规模的污灌始于20世纪50年代。
污水灌溉在解决城市污水排放和农业生产用水来源问题的同时，造成了一些污灌区农田土壤的重金属超标，土壤中重金属不能被微生物分解而在土壤中积累，或通过下渗作用进入地下水，并能通过食物链进入人体，危害人体健康，土壤重金属污染是人类面临的重要的环境问题之一[1，4]。
在干旱缺水的北方污灌地区，由于长期污水灌溉造成农田土壤重金属严重污染，其中土壤镉超标最为严重，其平均值达到1990年土壤重金属元素全国背景值的5.75倍，污灌区农田土壤中镉明显积累，存在很大的生态风险[13-14]。
大量研究已证实，作物对重金属的积累富集存在显著的品种差异。
杨惟薇[15]等通过土培试验的方法研究10个玉米不同品种对重金属铅和镉的吸收积累，发现广甜3号对镉的积累量最小。
水稻重金属镉的吸收、转运和积累特性研究
水稻重金属镉的吸收、转运和积累特性研究一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染问题日益严重，其中镉(Cd)作为一种常见的重金属污染物，对环境和生物安全构成了严重威胁。
水稻作为全球一半以上人口的主食来源，其对重金属镉的吸收、转运和积累特性研究具有重要意义。
本文旨在深入探讨水稻对重金属镉的吸收、转运和积累机制，以期为降低稻米中镉含量、保障粮食安全提供理论依据。
文章首先介绍了重金属镉的来源、分布及其对环境和生物的危害，特别是对水稻生长和稻米品质的影响。
随后，综述了国内外关于水稻对镉吸收、转运和积累的研究现状，包括水稻对镉的吸收机制、转运途径、积累部位以及影响因素等方面。
在此基础上，文章重点分析了水稻根系对镉的吸收过程、镉在水稻体内的转运途径和机制，以及镉在稻米中的积累规律和影响因素。
通过综合分析已有研究成果，文章提出了降低稻米中镉含量的可能途径和措施，包括改良水稻品种、优化种植环境、调整施肥方式等。
本文的研究对于深入了解水稻对重金属镉的吸收、转运和积累特性，揭示稻米中镉含量形成的机理，以及制定有效的稻米镉污染防控措施具有重要的理论和实践意义。
本文的研究也有助于推动水稻重金属污染防控技术的创新和发展，为保障粮食安全和生态环境安全提供有力支撑。
二、水稻对重金属镉的吸收特性水稻作为重要的粮食作物，其对重金属镉（Cd）的吸收特性一直是环境科学和农业科学研究的重要课题。
Cd是一种非必需且有毒的重金属元素，其在环境中的积累会对水稻生长产生负面影响，进而威胁到人类健康。
因此，研究水稻对Cd的吸收特性对于控制水稻中的Cd含量、保证稻米安全具有重要意义。
水稻对Cd的吸收主要通过根系进行，根系能够直接与土壤中的Cd接触并吸收。
Cd进入根系后，一方面可以通过木质部运输到地上部，另一方面也可以通过韧皮部进行再分配。
水稻对Cd的吸收受到多种因素的影响，包括土壤中的Cd浓度、土壤pH值、土壤质地、水稻品种以及水稻生长阶段等。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究镉是一种广泛存在于环境中的重金属元素，它对植物的毒害已经成为环境科学领域的研究热点之一。
镉的毒性主要集中在其离子态Cd2+，它可以通过土壤中的吸附态、溶解态和离解态进入植物体内，对植物的生长、发育、光合作用等生理生化过程造成损害。
本文将就镉对植物的毒害机制以及植物内部的解毒机制进行探讨。
一、镉对植物的毒害机制1. 镉对植物吸收利用的影响镉通过根系被植物吸收，随着水分和养分的运输进入植物体内。
在土壤中，镉会影响土壤微生物群落的结构和功能，导致土壤中微生物活动减少，降低了土壤微生物对植物的促生作用。
镉还与土壤中其他重金属元素竞争植物吸收利用，进一步加剧了植物对镉的吸收。
2. 镉对植物生理生化过程的影响镉对植物根系、茎叶、花果等部位的生理生化过程都有不同程度的影响。
镉进入植物体内后会影响植物的生长发育，抑制其根系、茎叶的生长。
镉还会破坏植物的光合作用系统，导致叶绿素含量下降，影响植物的光合效率。
镉还会影响植物的气体交换、膜透性，干扰植物的代谢过程，导致植物产生生理和形态上的异常变化。
3. 镉对植物细胞和分子水平的毒害在细胞水平上，镉会破坏植物细胞的结构和功能，导致细胞膜的损伤、核酸和蛋白质的合成受阻、酶活性受抑制等。
在分子水平上，镉会与植物细胞内的蛋白质、核酸等分子结合，形成复合物，干扰植物的基因表达和信号转导通路，影响植物的生长发育。
二、植物解毒机制研究1. 植物对镉的吸收、转运与积累植物根系对土壤中的镉有选择性吸收能力，通过根系细胞膜上的离子通道和镉离子载体蛋白进行主动吸收。
一般来说，镉在植物体内主要以离子形式存在，部分镉在根系被积累，另一部分镉被转运到植物的茎叶、花果等地方存储。
在植物体内，镉主要以螯合物的形式与蛋白质、有机酸结合，形成镉螯合物，然后被转运到细胞内或细胞外结合到细胞壁上。
2. 植物对镉的解毒作用一方面，植物通过改变土壤环境、促进土壤微生物活动、增加土壤有机质含量等方式降低土壤中镉的有效性，减少植物对镉的吸收。
不同玉米品种对镉积累的差异
农技服务2022，39（4）：15～18投稿网址http：//不同玉米品种对镉积累的差异肖永勤（道真仡佬族苗族自治县农业农村局，贵州道真563509）［摘要］为保障粮食安全，筛选适用于粮食安全生产的Cd积累较低玉米品种，利用10个玉米品种进行Cd低积累品种筛选的田间小区试验，对比不同玉米品种间食用部位的Cd含量，并分析不同品种玉米的农艺性状及产量状况。
结果表明：玉米品种富农玉008的Cd含量最低，仅0.028mg/kg，但其产量也较低，为422.3kg/667m2；和玉808产量居第二，为533.0kg/667m2，但其重金属Cd含量为0.342mg/kg，超过国家食品安全限定标准（0.1mg/kg），暂不推荐选用；雅玉889、康农玉999和正大999产量分别为557.3kg/667m2、531.4kg/667m2、494.8kg/667m2，且重金属Cd含量分别为0.041mg/kg、0.046mg/kg和0.076mg/kg，均未超过国家标准。
雅玉889、康农玉999和正大999均可推荐为道真县Cd 污染农田适宜推广的玉米品种，其中雅玉889为最佳推荐品种。
［关键词］镉污染；玉米品种；镉积累；产量根据道真县土壤分类管理资料显示，道真县土壤污染主要表现为重金属镉污染［1］。
若土壤受到重金属镉的污染，镉会在种植的农作物中富集并通过食物链进入人体，人体长期摄入会对身体健康造成极大的损害。
所以选择镉低累积的农作物种植是一种行之有效的方法。
玉米是道真县主要农作物之一，常年种植面积达10万hm2以上，也是道真县小型作坊酿酒及养殖场（公司）饲料的重要原料来源。
因此，筛选镉（Cd）低积累的玉米品种，对道真县玉米的酿酒、饲料、食用安全都具有重要意义［2］。
目前，针对筛选镉（Cd）低积累玉米品种的研究甚少［3］。
因此，通过田间试验，在10个玉米品种中筛选出适宜道真县种植的品种，为道真县镉污染土壤的玉米种植提供参考。
重金属镉在植物体内的转运途径及其调控机制
重金属镉在植物体内的转运途径及其调控机制一、本文概述镉（Cadmium，Cd）是一种有毒的重金属元素，广泛存在于环境中，对生态系统和人类健康构成严重威胁。
植物作为生态系统的重要组成部分，常常成为重金属污染的主要受害者。
然而，植物也具有一定的耐受和积累镉的能力，其内部转运途径和调控机制的研究对于理解植物对重金属的响应和抗性机制具有重要意义。
本文旨在探讨重金属镉在植物体内的转运途径及其调控机制，以期为植物重金属污染修复和农业生态安全提供理论支持和实践指导。
文章将首先介绍镉污染的现状及其对植物的影响，阐述研究镉在植物体内转运途径和调控机制的重要性和紧迫性。
随后，将综述镉在植物体内的吸收、转运和积累过程，包括镉离子进入植物细胞的方式、在细胞内的转运途径以及最终在植物体内的分布情况。
在此基础上，文章将深入探讨镉转运的调控机制，包括与镉转运相关的基因、蛋白及其相互作用，以及环境因子对镉转运的影响。
文章将总结当前研究的不足和未来的研究方向，以期为植物重金属污染修复和农业生态安全提供有益参考。
二、重金属镉在植物体内的吸收与转运重金属镉（Cd）作为一种有毒的非必需元素，在环境中的广泛存在对植物生长和生态系统健康构成了严重威胁。
植物对镉的吸收与转运是一个复杂的过程，涉及多个生理和分子机制。
镉进入植物体的主要途径是通过根系。
植物根部细胞通过质膜上的转运蛋白主动或被动地吸收土壤中的镉离子。
这些转运蛋白通常对多种金属离子具有广泛的底物特异性，因此它们也可能参与其他金属离子的转运。
镉离子进入细胞后，可以与细胞内的有机分子（如蛋白质、核酸和磷脂）结合，形成稳定的复合物，从而改变这些分子的结构和功能。
一旦镉离子被根部细胞吸收，它们就可以通过质膜上的转运蛋白进入细胞的液泡中，或者通过木质部被运输到地上部分。
木质部是植物体内的主要输导组织，负责将水分和溶解在水中的营养物质从根部输送到地上部分。
在木质部汁液中，镉离子通常与有机酸、氨基酸或其他小分子结合，形成可溶性的复合物，从而被运输到植物的茎、叶和果实等部位。
镉低积累玉米水稻品种的筛选
镉低积累玉米水稻品种的筛选董欣欣孙保亚杨双王月郭志磊刘彦陈晔（沈阳市现代农业研发服务中心（沈阳市农业科学院），辽宁沈阳110034）摘要：以近年在沈阳市普遍种植的26个玉米品种和20个水稻品种为材料，在沈阳市中国科学院沈阳应用生态研究所的沈阳农田生态系统国家野外科学观测站（新民屯站区）和沈阳市于洪区闸上村分别进行镉低积累玉米品种和镉低积累水稻品种的筛选。
结果表明：玉米籽粒中镉含量在0.004~0.019mg•kg-1，水稻籽粒中镉含量在0.035-0.128mg-kg-1。
在土壤镉含量为1.30mg-kg-1和0.45mg-kg-1的条件下种植玉米和水稻，玉米籽粒和水稻籽粒中镉最高含量分别为0.019mg-kg-1和0.128mg-kg-1，其籽粒均符合食品中污染物限量标准；筛选出低积累玉米品种5个、低积累水稻品种4个，可作为镉污染地区玉米、水稻品种推广种植。
关键词：镉污染；品种筛选；农田；安全利用中图分类号：S-3文献标识码：A同一植物的不同品种对重金属的吸收积累存在一定差异。
张洋等对32个不同油菜品种镉（Cd）吸收累积特征的研究发现，不同品种之间积累Cd的能力存在显著差异。
很多谷类作物吸收重金属的能力也存在品种差异。
对43个不同品种的水稻盆栽试验发现，Cd含量在常规籼稻精米、稻谷中最咼，而在常规粳稻中最低。
类似的盆栽试验发现，46个不同水稻品种糙米含Cd量差异显著，变化范围在0.428~2.558mg-kg-1。
作物吸收重金属的种间差异在大白菜、马铃薯、玉米中均有体现。
本试验筛选对重金属Cd低积累的玉米、水稻品种，使之适合种植在中、低污染农田土壤中，其可食部的重金属含量达到国家食品安全生产标准的要求，并将这类品种在沈阳市推广种植，实现农产品的安全种植生产。
1材料与方法1.1试验地点中国科学院沈阳应用生态研究所的沈阳农田生态系统国家野外科学观测站（新民屯站区）：土壤pH6.49,有机碳17.0g-kg-1,CEC为17.25cmol-kg-1,全氮1.71g-kg-1,全磷 1.62g-kg-1,全钾20.0g-kg-1,总镉1.30mg-kg-1。
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不同玉米品种对镉的吸收和转运差异性研究我国局部地区耕地土壤重金属污染严重。
重金属低积累作物品种能降低中轻度重金属污染耕地上农产品的重金属含量,因而其筛选具有重大意义。
玉米是我国第二大粮食作物,而我国东北镉低积累玉米品种的筛选研究报道较少。
本试验选取东北地区大面积种植的18个玉米品种,在外加镉(5.0 mg·kg-1)污染土壤条件下,研究不同玉米品种对重金属镉的累积和转运差异,筛选镉低积累玉米品种,探讨土壤镉形态与玉米吸收镉之间的关系。
主要研究结果如下:(1)在对照组和试验组生物量和产量均有显著性差异。
试验组和对照组不同玉米品种生物量范围分别是0.39～0.53 kg/盆、0.40～0.56 kg/盆,平均值分别是0.47 kg/盆、0.48 kg/盆。
试验组和对照组不同玉米品种产量范围分别是0.16～0.26 kg/盆、0.16～0.27 kg/盆,平均值分别是0.21 kg/盆、0.21 kg/盆。
试验组相对于对照组生物量均值下降0.01 kg/盆。
产量均值基本保持不变。
(2)对照组和试验组根、茎、叶、籽粒镉含量均有显著性差异,且大部分玉米品种镉含量均呈根>叶>茎>籽粒的规律。
试验组和对照组玉米根镉含量范围分别是4.80～8.76、0.054～0.150 mg·kg-1,平均值分别是7.36、0.087 mg·kg-1。
试验组和对照组玉米叶镉含量范围分别是 0.30～4.15、0.029～0.062mg kg-1,平均值分别是 1.87、0.0465mg kg-1。
试验组和对照组玉米茎镉含量范围分别是0.42～1.98、0.01～0.05 mg kg-1,平均值分别是1.11、0.029 mg·kg-1。
试验组和对照组玉米籽粒镉含量范围分别是0.016～0.363、0.001 7～0.003 7 mg·kg-1,平均值分别是0.144、0.002 7
mg·kg-1。
对照组玉米茎、叶和试验组3、15号品种叶镉、试验组7、12、18号茎镉含量未超过国家饲料卫生标准(GB13078-2001)(≤0.5 mg·kg-1)。
对照组所有品种和试验组1、3、4、9、12、13、14、15、18号品种的籽粒镉含量未超过国家食品卫生标准(GB2762-2012)(≤0.1mg·kg-1)。
综合生物量、产量、各部位积累镉含量、富集系数、转运系数,3号(新东单16)、12号(东单60)、15号(沈禾118)、18号(富有9)品种可作为镉中轻度污染土壤上种植的优先选择品种。
(3)试验组和对照组的不同玉米品种根、茎、叶、籽粒的富集系数和转运系数都有显著差异(P<0.05)。
试验组根富集系数均≥1,茎富集系数范围是<0.5,叶富集系数≤0.9,籽粒富集系数<0.1。
玉米叶富集镉能力相对于茎略强,但是仍低于根积累能力,而籽粒的富集镉能力最低。
试验组茎叶转运系数<1,籽粒转运系数<0.5。
(4)镉胁迫浓度(5.0 mg·kg-1)条件下,土壤镉形态中交换态和残渣态镉含量较高。
土壤交换态镉含量与玉米茎镉含量、叶镉含量、地上部镉总富集量、茎叶转运系数显著正相关。
碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态与玉米各部位镉含量、地上部位相应的转运系数以及地上部总体镉含量、植株总体镉含量的相关性不显著。
残渣态含量与叶部位镉含量、籽粒镉含量、地上部总镉含量显著负相关。
(5)盆栽试验筛选的镉低积累玉米品种18号、3号以及镉敏感型玉米品种6号和8号进行水培试验,发现供试玉米品种根部和茎叶部的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和可溶性蛋白的含量随镉浓度增加先增大后减少,MDA含量随镉
浓度增加持续增大,说明镉浓度低于8 mg·L-1时,镉浓度增加的外界逆境反应促进抗氧化物酶活性的提高;镉浓度进一步升高,抑制抗氧化物酶的活性。
镉胁迫条件下,低镉玉米品种相对于镉敏感型玉米品种POD、SOD、CAT及可溶性蛋白含量更高,MDA含量更低。
说明低镉玉米品种较之镉敏感型玉米品种膜脂氧化程度低,且维持更高的抗氧化酶活性,并可减少镉对细胞正常生理活动的损害。