摘要
水稻作为世界主要的粮食作物之一。当其生长于镉污染的土壤中时，过量的镉元素会大量积累，不仅导致水稻发育不良、产量低，且严重影响稻米品质安全，并通过食物链危害人体的健康，镉在人体内隐匿可长达几十年。因此，研究不同水稻品种对镉吸收、转运和富集的差异及分子生理机制，在此基础上加速低镉水稻新品种选育才能有效解决稻米镉含量超标问题。本研究通过对大量水稻品种进行前期筛选，选出高积累镉和低积累镉的水稻品种，再对其抽穗期和成熟期的根、茎、叶和籽粒进行总镉、酶活含量以及与镉相关基因的相对基因表达量的测定，旨在从水稻生理和分子上去探讨不同基因型水稻镉吸收的差异。主要研究结果如下： 1.通过对96个水稻品种进行两年田间筛选试验，最后发现粳稻高积累品种：苏4699、天隆优619，低积累：甬优4949、常优粳7号，籼稻高积累品种：嘉禾优1586、Q两优155，低积累：广8优香丝苗、美香占2号。 2.水稻总Cd含量表现为籼稻品种＞粳稻品种。各器官含量表现为：根＞茎＞叶＞籽粒。不同水稻品种中MDA、GSH、POD含量表现为高积累镉水稻品种大于低积累镉水稻品种，而GSSH、SOD则与之相反，水稻CAT的含量与高积累镉水稻和低积累镉水稻品种无显著的相关性。在镉胁迫样与空白样的对比中，MDA、GSH、GSSH和POD的含量均为镉胁迫样显著高于空白样，SOD与其相反，而镉胁迫样和空白样的CAT含量无显著的差异。在抽穗期到成熟期的过程中，水稻MDA、POD、SOD在成熟期的含量显著高于抽穗期，而GSH、GSSH则与之相反，而成熟期CAT含量虽部分高于抽穗期，但总体表现出无显著的差异性。但成熟期水稻叶和籽粒的CAT含量显著降低，根和茎的CAT含量显著增高。 3.选用了12个与镉相关的基因，筛选出8个与镉转运相关基因，对其进行相对基因表达量（以空白样为对照）的测定。筛选出在各器官高表达的基因（根部：OsHMA3、OsNRAMP5和OsHMA9,茎：OslRT1、OsPCR1、OsCCX2,叶：OsNRAMP5、OsPCR1、OsHMA9，籽粒：OsHMA3、OsMTP1、OsCCX2）。其中OsHMA3、OsNRAMP5和OsHMA9基因的空白样的相对基因表达量都高于镉胁迫样，可知在水稻不同器官中这4个基因的高表达可能会促进水稻吸收和转运镉，在高积累水稻品种中尤其明显。而OslRT1、OsCCX2、OsPCR1、OsMTP1这三个基因的空白样的相对基因表达量都低于镉胁迫样，可知这3个基因的高表达可能会阻碍水稻植株对镉的吸收，在低积累水稻品种中尤其明显。
NETL