冬小麦籽粒镉低积累品种的生产特性及其低积累机制研究

摘要

当前，对重金属污染的土壤治理刻不容缓，而对其治理的方法相对还不完善。选育出低积累镉作物品种来降低作物对镉的吸收和积累，从而减少农产品中的镉含量，这将是解决目前粮食安全与土壤污染治理缓慢的尖锐矛盾的最佳方法。但这种方法还存在一些疑问有待研究，如：筛选出的作物品种对镉污染的适应性如何；小麦籽粒低积累镉品种在种植过程中经济产量如何；小麦籽粒低吸收是因为小麦对镉的吸收少，还是因为向小麦籽粒的运移少。因此，本研究通过大田小区试验对4个小麦品种的农艺特性进行测定，并对其低积累特点的稳定性进行验证。同时，还以水培试验对镉诱导下4小麦品种根系形态，植株体内及根系分泌物中有机酸、非蛋白巯基物的差异进行测定，从这些方面对小麦籽粒低积累镉机理进行研究，期望为进一步揭示冬小麦籽粒低积累机制的相关研究提供依据。主要研究结果如下：
　　⑴不同镉处理对籽粒低积累型小麦根系的影响：不同镉浓度处理下，籽粒低积累镉品种洛优9909根系具有较高的生物质量，同时根长、根表面积、根体积在5~100μmol·L-1镉浓度下均高于其他品种。对植株内镉累积量和根系形态参数做相关性分析，可知洛优9909根系形态受镉诱导影响小，具有较好的根系形态和较大的生物量。
　　⑵不同镉处理对籽粒低积累型小麦植株体内及根系分泌物中有机酸含量的影响：不同镉处理下籽粒低积累镉品种（尧麦16和洛优9909）植株体内及根系分泌物中的草酸含量均显著高于高积累品种（新麦9817和刑麦6号），植株体中的草酸及根系分泌的草酸是根系吸收和向地上转运镉的关键，是造成籽粒低积累镉的关键因素之一。
　　⑶不同镉处理对籽粒低积累型小麦植株体内及根系分泌物中非蛋白巯基（NPT）的影响：根系分泌物中NPT含量与镉浓度有关，低浓度镉（5、10μmol·L-1）处理下，籽粒低积累镉品种尧麦16根系分泌物中的NPT显著高于其他品种，当高浓度镉（20、50、100μmol·L-1）处理时，籽粒低积累镉品种洛优9909根系分泌物中NPT含量大量增加。根系分泌物中的NPT可能是根系吸收较少镉、植株体内镉解毒和籽粒低积累镉的关键。
　　⑷不同镉处理下小麦不同器官的含镉量及小麦低积累品种的生产特性研究表明：筛选出的籽粒低积累镉品种在不同镉浓度下其籽粒积累镉的能力发生改变。结合小麦的农艺性状看，同等条件下，在镉污染的土壤上种植籽粒低积累型尧麦16品种能有效降低小麦籽粒中镉的含量，同时获得良好的经济产量。但籽粒低积累小麦品种（尧麦16和洛优9909），连续种植3年后，第三年籽粒中镉含量超过0.1 mg·kg-1，多代种植后其低积累特性可发生变化。

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第一章 引 言

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究进展

1.3 存在的问题及发展趋势

1.4 本文研究的主要内容

第二章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方案

2.3 测定指标及方法

第三章 籽粒镉低积累型小麦根系对镉胁迫的响应

3.1 不同镉处理水平对低积累型小麦根系生物量及镉的含量的影响

3.2 不同镉处理水平对低积累型小麦根系形态的影响

3.3 不同镉处理水平下低积累型小麦根系形态与镉累积的相关性

3.4 本章小结

第四章 籽粒镉低积累型小麦体内及分泌物中有机酸对镉胁迫的响应

4.1 不同镉处理水平对小麦茎叶中有机酸含量的影响

4.2 不同镉处理水平对小麦根系中有机酸含量的影响

4.3 不同镉处理水平下不同基因型小麦植株体内有机酸含量的差异

4.4 不同镉处理水平下不同基因型小麦根系分泌物中有机酸含量的差异

4.5 本章小结

第五章 籽粒镉低积累型小麦体内及分泌物中非蛋白巯基对镉胁迫的响应

5.1 不同镉处理水平下小麦品种非蛋白巯基的差异

5.2 不同镉处理水平下小麦不同部位中非蛋白巯基物的含量

5.3 本章小结

第六章 不同镉处理水平下籽粒低积累型小麦镉的器官分布及生产特性

6.1 不同镉处理水平下不同基因型小麦各器官中镉含量差异

6.2不同镉处理水平对小麦农艺指标的影响

6.3本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

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