重离子辐照水稻镉低积累突变种质创建与筛选

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水稻是全球最重要的粮食作物之一,重金属污染问题已经引起各国政府的关注。在我国,镉污染事件逐年增加,创建新的方法或者寻找镉低积累农作物是减少镉污染事件的有效途径。本论文主要围绕低(高)积累镉水稻突变体的筛选以及筛选方法的建立开展研究,获得以下主要结果:  1、水稻幼苗镉胁迫响应:以籼稻9311为试验材料,通过营养液培养法,配置不同浓度梯度的氯化镉(CdCl2)溶液处理水稻幼苗,结果发现,镉能够影响水稻种子的发芽,降低水稻干物质量的积累,抑制叶绿素的合成等,施加磷肥后,镉胁迫水稻生长有所缓解,并且水稻的干物质量积累、SOD酶活、以及叶绿素等的变化会随着磷浓度的变化而变化。通过石墨炉原子吸收光谱法分别检测水稻幼苗吸收镉的含量,发现当镉浓度为Cd1处理时,随着磷浓度的增加,水稻幼苗镉含量与Cd1相比,分别增加了9.6%、21.8%和43.5%,但磷镉同时处理水稻地上部分镉含量比镉单独处理水稻的镉含量降低了25.7%,说明磷能够降低镉由地下部分向地上部分的转移率,研究结果为312mg·kg-1磷浓度是最适处理量。本试验还发现,水稻幼苗株高以及叶片颜色及数目受镉胁迫变化明显,可以作为筛选低(高)积累镉突变体的筛选依据。  2、重离子辐照镉积累突变体筛选:以重离子辐照水稻种子M2代为试验材料通过建立两种不同的筛选方法:营养液——镉池复合筛选法和直播筛选法,分别筛选出了镉积累突变体。前者共从7800株突变体幼苗中筛选出16株突变体,突变率率为2‰,后者从30000粒种子中筛选出94株突变体,突变率为3.1‰。说明重离子辐照技术能够应用于镉积累突变体的选育中,分别检测M3代籽粒中镉含量,发现该技术诱发突变是双向性的,既有低积累镉突变体,也有高积累镉突变体。营养液——镉池复合筛选法筛选水稻的籽粒镉含量变化幅度为39%~132%,而直播筛选法籽粒镉含量变幅为15%~256%,后者籽粒镉含量的覆盖范围更广,说明镉池直播筛选法筛选的突变体筛选效率更高。  3、镉低积累突变体研究:试验共筛选了3株镉低积累水稻突变体LCd-1(0.168mg·kg-1)、LCd-2(0.176mg·kg-1)、LCd-3(0.143mg·kg-1)和2株镉高吸收突变体HCd-1(2.23 mg·kg-1)、HCd-2(2.31 mg·kg-1)其中野生型(WT)水稻籽粒镉含量为0.93mg·kg-1。将筛选的M3代种子进一步播种于含镉土壤中,检测幼苗发现,低镉吸收突变体LCd-1、LCd-3水稻幼苗地上部分镉含量显著(p<0.05)低于WT地上部分镉含量,分别为WT的62.4%和83%; HCd-2水稻幼苗中地上部分镉含量则是WT叶中镉含量的2.47倍,显著高于WT中镉含量;LCd-2、HCd-1地上部分镉含量与WT无差异。说明筛选出的水稻幼苗突变体,在吸收转运镉的过程中,存在差异。
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