CN104359793A - 一种快速鉴定水稻低镉积累品种的方法 - Google Patents
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Abstract
一种快速鉴定水稻低镉积累品种的方法，通过对完整籽粒在测试液中吸收镉离子的流速差异来准确鉴定水稻低镉积累品种，具体作法是：将灌浆中期的完整的水稻籽粒去除稻壳，然后浸泡在含有不同浓度的镉离子流速测试液中，采用非损伤微测***测定并记录10min内籽粒基部的镉离子流速的变化，籽粒基部镉离子流速快的水稻品种，在镉污染土壤中籽粒中的镉积累量高，反之流速慢的水稻品种，镉积累量低，通过调控稻米中镉积累量的能力，准确地判断水稻低镉积累品种。本发明的优点是：该方法以水稻籽粒基部的离子流速快慢为依据，在较短时间内，能够准确地鉴定出不同品种稻米中积累镉的能力，具有效率高、重复性好等优点，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物技术的植物检测,特别涉及一种快速鉴定水稻低镉积累品种的方法。
背景技术
镉（Cd）是生物毒性最强的重金属之一，目前我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右，其中Cd污染面积远超过其他几种重金属元素。水稻是我国乃至世界广泛种植的粮食作物之一，在污染环境中水稻对Cd具有较强的吸收和富集能力。近年来频繁出现的“镉大米”现象也使得社会各界更加关注低镉积累水稻品种的筛选问题。低镉积累水稻的的选育一直是科学家们的研究重点，目前通过转基因技术、低镉突变体的筛选等已经获得了一些低镉积累的水稻品种。但由于稻米中的镉积累量容易受植株发育状况、土壤有机质、水分管理等许多不可控因素的影响，筛选出可遗传变异的机会极少，水稻低镉积累品种筛选的进程非常缓慢。如何准确地鉴别和筛选低镉积累的优良基因型，成为科学家苦苦探索的关键技术。
水稻根系吸收镉离子后，一部分积累在根系细胞壁和液泡中，一部分通过根系细胞的跨膜运输进入木质部，运送到地上的茎杆和叶片等营养器官中储存起来，在籽粒灌浆过程中再从营养体中转运到籽粒中。同位素109Cd实验结果表明，稻谷中91-100%的Cd来自韧皮部。因此，籽粒基部的Cd流量成为决定稻谷中Cd积累量的关键因素。如果把水稻籽粒浸泡在含镉的溶液中，镉离子可以通过籽粒基部的维管束组织直接扩散到胚乳和胚中，高镉积累品种和低镉积累品种籽粒基部对镉离子的吸收速度有明显的差别。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术分析和存在问题，提供一种快速鉴定水稻低镉积累品种的方法，该方法利用非损伤微测技术，对完整籽粒在测试液中吸收镉离子的流速进行准确测定，并能够排除环境因素和植株发育状况的干扰，快速准确地判断籽粒镉积累能力在不同品种间的差异；所需材料少，测定周期短，工作效率高。
本发明的技术方案：
一种快速鉴定水稻低镉积累品种的方法，利用非损伤微测技术，通过对完整籽粒在测试液中吸收镉离子的流速差异来准确鉴定水稻低镉积累品种，具体作法是：将灌浆中期的完整的水稻籽粒去除稻壳，然后浸泡在含有不同浓度的镉离子流速测试液中，采用非损伤微测***（SIET system BIO-001A， Younger USA Sci. & Tech. Corp.）测定并记录10min内籽粒基部的镉离子流速的变化，籽粒基部镉离子流速快的水稻品种，在镉污染土壤中籽粒中的镉积累量高，籽粒基部镉离子流速慢的水稻品种，在镉污染土壤中籽粒中的镉积累量低，通过籽粒基部的门控开关调控稻米中镉积累量的能力，准确地判断水稻低镉积累品种。
所述镉离子流速测试液由去离子水与化学纯的CdCl2·2.5H2O和CaCl2配制而成，测试液中CaCl2浓度为50μmol，镉离子浓度分别为0.3、0.5、0.8、1.0、3.0、10、15 mg/L。
所述非损伤微测***中，标准液校正斜率为29+3mV，每次测定10 min，每个浓度测试液的测量重复10次；利用非损伤微测***软件将镉离子流速的测试数据转化为Cd2+流速（p mol·cm-2·s-1）。
本发明的优点是：
该方法以水稻籽粒基部的离子流速快慢为依据，在较短时间内，能够准确地鉴定出不同品种稻米中积累镉的能力，具有效率高、重复性好等优点；利用籽粒基部镉离子流速检测结果，准确判断基因型调控镉离子在籽粒中积累量的能力；所需材料少、检测时间短、工作效率高，对其他植物镉积累能力的快速鉴定具有重要参考价值，具有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1为水稻高镉积累品种T705和低镉积累品种X24发育籽粒在含镉不同的测试液中籽粒基部的镉离子流速。
具体实施方式
实施例：
一种快速鉴定水稻低镉积累品种的方法，利用非损伤微测技术，通过对完整籽粒在测试液中吸收镉离子的流速差异来准确鉴定水稻低镉积累品种，具体作法是：将灌浆中期的完整的水稻籽粒去除稻壳，然后浸泡在含有不同浓度的镉离子流速测试液中，采用非损伤微测***（SIET system BIO-001A， Younger USA Sci. & Tech. Corp.）测定并记录10min内籽粒基部的镉离子流速的变化，籽粒基部镉离子流速快的水稻品种，在镉污染土壤中籽粒中的镉积累量高，籽粒基部镉离子流速慢的水稻品种，在镉污染土壤中籽粒中的镉积累量低，通过籽粒基部的门控开关调控稻米中镉积累量的能力，准确地判断水稻低镉积累品种。所述镉离子流速测试液由去离子水与化学纯的CdCl2·2.5H2O和CaCl2配制而成，测试液中CaCl2浓度为50μmol，镉离子浓度分别为0.3、0.5、0.8、1.0、3.0、10、15 mg/L。所述非损伤微测***中，标准液校正斜率为29+3mV，每次测定10 min，每个浓度测试液的测量重复10次；利用非损伤微测***软件将镉离子流速的测试数据转化为Cd2+流速（p mol·cm-2·s-1）。
传统方法是将水稻品种种植在重金属污染农田中，根据成熟后稻米中的镉含量分析结果来筛选低镉积累品种，容易受到田间土壤中镉含量的均匀度和植株生长状态、灌水质量等环境因素的干扰，且试验时间长、所需材料多、工作效率低。发明人通过大量的研究，最终建立了利用籽粒基部离子流速快速鉴定水稻低镉积累品种的新方法。该方法以水稻灌浆中期的发育籽粒为材料，在镉离子浓度均匀的测试液中检测籽粒基部的离子流速，能够快速、准确地鉴别出不同基因型之间的遗传差异，在短时间内淘汰大量的无用材料，进而筛选出低镉积累的水稻新品种。
籽粒基部镉离子流速与低镉积累特性的相关性研究：
当土壤中的镉含量为0.3-1.2 mg kg-1时，高镉积累品种T705穗轴和稻谷中的镉含量显著高于X24，说明T705的营养器官向籽粒转运镉的能力显著高于低积累品种X24。籽粒基部离子流速试验结果表明，当测试液中的镉离子浓度低于0.8ppm时，T705和X24的离子流速没有显著差异；当测试液中的镉离子浓度大于1.0ppm时，高积累品种T705的镉离子流速越来越快，与低积累品种X24之间的差距越来越大。说明稻米中的镉积累量与籽粒发育过程中调控镉离子流入的速度密切相关，通过测定籽粒基部的离子流速，就能快速、准确低筛选出低镉积累的水稻品种。
实验实例：
把高镉积累品种T705和低镉积累品种X24种植在日光温室或稻田中，在水稻开花后15-25天的时间内，从T705和X24的穗轴上，分别选取处于灌浆中期的水稻籽粒，去除稻壳后，将完整的发育籽粒浸泡于含有50μmol CaCl2和1.0-15ppm镉离子的测试液中，利用非损伤微测***（SIET system BIO-001A; Younger USA Sci. & Tech. Corp.）测定10min内籽粒基部的离子流速。在相同测试液中，T705籽粒基部的离子流速显著高于X24。说明籽粒基部的镉离子流速能够把高镉积累和低镉积累水稻基因型区分开来。
图1为水稻高镉积累品种T705和低镉积累品种X24发育籽粒在含镉不同的测试液中籽粒基部的镉离子流速，图中表明：当测试液中的镉离子浓度低于0.8ppm时，T705和X24的离子流速没有显著差异；当测试液中的镉离子浓度大于1.0ppm时，高积累品种T705的镉离子流速越来越快，与低积累品种X24之间的差距越来越大。说明稻米中的镉积累量与籽粒发育过程中调控镉离子流入的速度密切相关，通过测定籽粒基部的离子流速，就能快速、准确低筛选出低镉积累的水稻品种。
Claims (3)
1.一种快速鉴定水稻低镉积累品种的方法，其特征在于：利用非损伤微测技术，通过对完整籽粒在测试液中吸收镉离子的流速差异来准确鉴定水稻低镉积累品种，具体作法是：将灌浆中期的完整的水稻籽粒去除稻壳，然后浸泡在含有不同浓度的镉离子流速测试液中，采用非损伤微测***（SIET system BIO-001A， Younger USA Sci. & Tech. Corp.）测定并记录10min内籽粒基部的镉离子流速的变化，籽粒基部镉离子流速快的水稻品种，在镉污染土壤中籽粒中的镉积累量高，籽粒基部镉离子流速慢的水稻品种，在镉污染土壤中籽粒中的镉积累量低，通过籽粒基部的门控开关调控稻米中镉积累量的能力，准确地判断水稻低镉积累品种。
2.根据权利要求1所述快速鉴定水稻低镉积累品种的方法，其特征在于：所述镉离子流速测试液由去离子水与化学纯的CdCl2·2.5H2O和CaCl2配制而成，测试液中CaCl2浓度为50μmol，镉离子浓度分别为0.3、0.5、0.8、1.0、3.0、10、15 mg/L。
3.根据权利要求1所述快速鉴定水稻低镉积累品种的方法，其特征在于：所述非损伤微测***中，标准液校正斜率为29+3mV，每次测定10 min，每个浓度测试液的测量重复10次；利用非损伤微测***软件将镉离子流速的测试数据转化为Cd2+流速（p mol·cm-2·s-1）。
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