基於多目標元素的重金屬低累積水稻品種篩選及其吸收轉運特徵

2021-01-15 農業環境科學

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來源:《農業資源與環境學報》2020 年 06 期

作者:馮愛煊1,2,賀紅周3,李娜1,2,李偉3,魏世強1,2*,蔣珍茂1,2*

單位:1. 西南大學資源環境學院;2. 重慶市農業資源與環境研究重點實驗室;3. 重慶市農業技術推廣總站

摘 要

選擇重慶市主推的13 個水稻品種為受試對象,採用田間原位小區試驗,比較不同基因型水稻品種籽粒對鎘(Cd)、砷(As)、鉛(Pb)、鉻(Cr)等潛在危害大的重金屬元素累積的差異,分析其在水稻植株各部位的轉運與分配特徵及其與籽粒吸收累積的關係,篩選多目標元素低積累品種,為水稻安全生產提供依據。

結果表明:不同水稻品種籽粒Cd、As、Pb 和Cr 含量極值相差分別超過3、4、20 倍和3 倍,同一品種對不同重金屬元素的累積能力也存在很大差異,重金屬低累積水稻品種篩選需以多種汙染元素為目標。運用重金屬綜合累積指數PZ,將供試水稻品種重金屬綜合累積能力分為低(PZ<0.7)、中等(0.7≤PZ<1.0)和高(PZ≥1.0)三類,其中Y 兩優1 號、隆兩優534 和隆兩優華佔為重金屬低累積品種。水稻品種基因型差異對重金屬累積的影響以籽粒最大、莖葉部和根部次之。莖葉向籽粒的轉運係數TFSL-G 是水稻基因型差異的重要體現,與籽粒重金屬含量呈極顯著正相關(P<0.01)。13 種供試水稻平均產量在5.85~10.61 t·hm-2 之間,極值相差44.8%,產量較高的6 個水稻品種的產量均超過9.00 t·hm-2;平均穗粒數差異是決定產量的主要因素。

兼顧水稻產量與籽粒重金屬累積情況,推薦隆兩優534、Y 兩優1 號、袁兩優908 和渝香203 品種為重慶地區適宜品種,既能獲得高產也利於水稻安全生產。

結 論:

(1)在供試土壤重金屬含量低於農田土壤質量標準風險篩選值的情況下,部分供試品種水稻仍出現了As 或Cr 超標的情況。根據重金屬綜合汙染指數PZ,將供試水稻品種分為三類:累積能力低(PZ<0.7)的品種包括隆兩優534、Y 兩優1 號和隆兩優華佔;累積能力中等(0.7≤PZ<1.0)的品種包括袁兩優908、深兩優5814、晶兩優華佔、渝香203、宜香3724;累積能力較高(PZ≥1.0)的品種包括豐優香佔、萬優66、宜香優2115、創兩優小佔和C 兩優華佔。

(2)水稻品種基因型差異對水稻籽粒重金屬累積影響最大,對莖葉部和根部影響次之,TFSL-G 是水稻基因型差異的重要體現,與水稻籽粒重金屬含量具有極顯著相關性,比較TFSL-G 可判斷不同品種水稻籽粒重金屬的累積能力。

(3)不同重金屬元素在水稻植株中轉運分配特徵不同,決定籽粒中重金屬含量的關鍵轉運過程各異,對特定元素低累積的品種,對另外一種元素可能出現高累積現象;As 和Cr 容易從根系進入莖葉,由莖葉向籽粒的轉運效率也很高;Cd 和Pb 從根系向莖葉的轉運能力一般,但由莖葉向籽粒的轉運效率較高。

(4)兼顧水稻產量與籽粒重金屬累積情況,推薦在重慶地區種植隆兩優534、Y 兩優1 號、袁兩優908 和渝香203 四個品種,這些品種既能獲得高產也利於水稻安全生產。

責任編輯:鄭慶祥

校對和審核:潘淑君 王農

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