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水稻是我国种植面积最大的粮食作物，全国约2/3的人口以稻米为主食。土壤中的镉通过生物迁移，被水稻植株吸收，在籽粒中积累，最终通过食物链进入人体，引发一系列健康问题。鉴定筛选镉低积累水稻种质资源，探究水稻分蘖末期至成熟期镉在植株不同器官中的分布特征，对培育镉低积累水稻新品种，利用栽培技术控制水稻镉积累，提高稻米质量安全水平、保障稻米消费者健康水平具有重要的意义。
本研究以9311为镉高积累对照，湘晚籼12号为相邻镉低积累对照，经2014-2017年田间鉴定筛选出的15份镉低积累水稻资源为参试材料，在2018年、2019年鉴定精米的相对降镉率并筛选出年度间相对降镉率差异不显著的资源；采用45对SSR引物检测15份资源的遗传多样性，提出与育种材料遗传距离大且相对降镉率高的育种可用资源。通过2年同丘田种植9311、湘晚籼12号和生育期基本一致的4份镉低积累水稻资源，不同生长发育期取样，分析水稻各器官的镉含量、镉总量，探究不同镉积累水稻资源在不同生长期各器官的镉含量分布特征。主要研究结果如下：
1.2018年试验结果表明，15份镉低积累水稻资源的精米镉含量都低于湘晚籼12号，相对降镉率大于50%的有10份，变幅为50.8%~83.5%；小于50%的有5份，变幅是1.9%~49.8%；2019年试验结果表明，7份生育期相近的资源，相对降镉率都大于50%，变幅是60.1%~78.7%；2年试验结果的方差分析表明，4份镉低积累资源BS82、X211、7W172、7W216的镉积累在年度间无显著性差异，且相对降镉率都在50%以上。
2.15份镉低积累资源总体遗传多样性较为丰富(Na=4.311、Ne=3.257、Ho=0.041、He=0.657、I=1.207、Neis=0.639、PIC=0.612)；遗传相似系数(GS)的平均值为0.377，BS82和X211、BS82和7W172(7W216)、X211和7W172(7W216)的遗传相似系数分别为0.319、0.447、0.426，表明亲缘关系较远。由上说明BS82、X211、7W172、7W216是镉低积累新品种选育的可利用的宝贵资源。
3.比较研究各生育期水稻地上部分镉积累差异，在播种后62天(晒田前)镉积累速率都很低，9311与4份镉低积累资源间差异小，在2018年随着生长期的进程，镉积累速率不断加快，在始穗后15天达到整个生育期最大值，然后下降；2019年的镉积累速率9311、湘晚籼12号、BS114和BS82与2018年表现一致，但其他两个材料X211和7W216的变化趋势不同，始穗后呈现先下降后上升的趋势，在始穗后第15-35天达最大值。
4.比较在始穗后第15天、始穗后第35天，植株地上部分各器官镉含量，结果显示(1)水稻的茎和鞘都是镉富集主要的器官，在始穗后第15天、始穗后第35天茎都积累了水稻地上部分的近半以上的镉，不同品种各生育阶段的镉含量在器官之间的分布规律一致，表现为茎＞鞘＞穗部＞叶。(2)穗部镉含量表现：始穗后第15天穗枝梗最大，湘晚籼12、BS82、BS114和9311都是糙米的镉含量高于谷壳，但7W216、X211谷壳的镉含量高于糙米；始穗后第35天穗枝梗中镉含量最高，9311、湘晚籼12号、BS82、BS114表现为种皮＞精米＞谷壳，X211、7W216表现为谷壳＞种皮＞精米。稻米与谷壳的镉含量大小关系因品种的不同有所差异。(3)穗部镉积累量表现在始穗后第15天糙米镉积累量大于谷壳和空粒；在始穗第35天，精米的镉积累量大于空粒、种皮、谷壳。
5.石蜡切片观察始穗后第15天维管束的大小和数目，湘晚籼12号的穗颈节部分大维管束横截面积、数目都大于BS82、X211、7W216，推测此是湘晚籼12号的糙米镉含量比其他3份镉低积累资源高2倍以上的原因，但是镉低积累水稻资源的糙米镉含量较低时，与大维管束的大小和数目也没有明显的关系。同时发现，穗颈节部分的小维管束，穗枝梗的大小维管束的大小和个数与镉积累无明显关系。
本研究以9311为镉高积累对照，湘晚籼12号为相邻镉低积累对照，经2014-2017年田间鉴定筛选出的15份镉低积累水稻资源为参试材料，在2018年、2019年鉴定精米的相对降镉率并筛选出年度间相对降镉率差异不显著的资源；采用45对SSR引物检测15份资源的遗传多样性，提出与育种材料遗传距离大且相对降镉率高的育种可用资源。通过2年同丘田种植9311、湘晚籼12号和生育期基本一致的4份镉低积累水稻资源，不同生长发育期取样，分析水稻各器官的镉含量、镉总量，探究不同镉积累水稻资源在不同生长期各器官的镉含量分布特征。主要研究结果如下：
1.2018年试验结果表明，15份镉低积累水稻资源的精米镉含量都低于湘晚籼12号，相对降镉率大于50%的有10份，变幅为50.8%~83.5%；小于50%的有5份，变幅是1.9%~49.8%；2019年试验结果表明，7份生育期相近的资源，相对降镉率都大于50%，变幅是60.1%~78.7%；2年试验结果的方差分析表明，4份镉低积累资源BS82、X211、7W172、7W216的镉积累在年度间无显著性差异，且相对降镉率都在50%以上。
2.15份镉低积累资源总体遗传多样性较为丰富(Na=4.311、Ne=3.257、Ho=0.041、He=0.657、I=1.207、Neis=0.639、PIC=0.612)；遗传相似系数(GS)的平均值为0.377，BS82和X211、BS82和7W172(7W216)、X211和7W172(7W216)的遗传相似系数分别为0.319、0.447、0.426，表明亲缘关系较远。由上说明BS82、X211、7W172、7W216是镉低积累新品种选育的可利用的宝贵资源。
3.比较研究各生育期水稻地上部分镉积累差异，在播种后62天(晒田前)镉积累速率都很低，9311与4份镉低积累资源间差异小，在2018年随着生长期的进程，镉积累速率不断加快，在始穗后15天达到整个生育期最大值，然后下降；2019年的镉积累速率9311、湘晚籼12号、BS114和BS82与2018年表现一致，但其他两个材料X211和7W216的变化趋势不同，始穗后呈现先下降后上升的趋势，在始穗后第15-35天达最大值。
4.比较在始穗后第15天、始穗后第35天，植株地上部分各器官镉含量，结果显示(1)水稻的茎和鞘都是镉富集主要的器官，在始穗后第15天、始穗后第35天茎都积累了水稻地上部分的近半以上的镉，不同品种各生育阶段的镉含量在器官之间的分布规律一致，表现为茎＞鞘＞穗部＞叶。(2)穗部镉含量表现：始穗后第15天穗枝梗最大，湘晚籼12、BS82、BS114和9311都是糙米的镉含量高于谷壳，但7W216、X211谷壳的镉含量高于糙米；始穗后第35天穗枝梗中镉含量最高，9311、湘晚籼12号、BS82、BS114表现为种皮＞精米＞谷壳，X211、7W216表现为谷壳＞种皮＞精米。稻米与谷壳的镉含量大小关系因品种的不同有所差异。(3)穗部镉积累量表现在始穗后第15天糙米镉积累量大于谷壳和空粒；在始穗第35天，精米的镉积累量大于空粒、种皮、谷壳。
5.石蜡切片观察始穗后第15天维管束的大小和数目，湘晚籼12号的穗颈节部分大维管束横截面积、数目都大于BS82、X211、7W216，推测此是湘晚籼12号的糙米镉含量比其他3份镉低积累资源高2倍以上的原因，但是镉低积累水稻资源的糙米镉含量较低时，与大维管束的大小和数目也没有明显的关系。同时发现，穗颈节部分的小维管束，穗枝梗的大小维管束的大小和个数与镉积累无明显关系。