水稻重金属镉污染研究综述.docx
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水稻重金属镉污染研究综述镉(Cadmium,Cd)就就是一种毒性极强得重金属元素,也就就是人体与植物非必需元素。Cd由于其在环境中具有很强得迁移转化特性及对人体得高度危害性而被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注得5大重金属污染元素之一(孙聪,2014)。镉通过食物链进入人体后,会对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统等产生损伤,造成急性或慢性中毒,甚至癌变。镉过量会抑制植物得生长。水稻就就是中国第一大粮食作物,全国约有65%人口以稻米为主食,稻米得安全品质与人类健康密切相关,目前水稻生产正受到镉污染土壤得严重威胁(孟桂元,2015)。与其它重金属元素相比,镉(Cd)对水稻显示出更大得毒性,镉得活性较强,容易被水稻吸收与富集,可以在不影响水稻正常生长得情况下积累较高含量得镉,重金属Cd通过灌溉在土壤中累积,且主要累积在0-20cm表层土壤(姜国辉,2012),经过根、茎、叶得吸收,最终迁移到稻米中,直接影响人类得健康。据不完全统计,我国受镉污染得农田面积已超过20万hm2,每年生产镉含量超标得农产品达14、6亿kg(杨双,2015),由于重金属污染导致得粮食每年减产1000多万t,受污染粮食多达1200多万t,经济损失达200多亿元。如在湖南安化县境内得某铀矿区,每年因污灌带入农田得镉达2-3kg/hm2,使近40km2得农田受到不同程度污染。严重危害了广大人民群众得身体健康(贺慧,2014)。目前土壤镉污染问题已成为国内外学者研究得热点之一(李启权,2014)。国内、外关于土壤Cd污染对水稻得生态风险进行了大量得研究,主要集中在不同水稻对Cd得富集机理、Cd在土壤-水稻系统迁移转化得根际过程及分子机理与遗传规律、Cd诱导胁迫得生理生化特征及Cd污染土壤得生态修复等。1、不同水稻对Cd得富集机理大量研究表明,由于遗传特性得不同,水稻对镉得吸收存在着很大差异,这种差异不仅表现在水稻得不同类型之间,也表现在不同品种之间。李坤权等研究表明,水稻糙米中得镉浓度与水稻类型有关,即籼型>新株型>粳型(李坤权,2003)。李正文等采用田间试验得方法,研究了江苏省目前栽种得57个水稻品种,揭示了杂交稻Cd吸收极显著高于常规稻(李正文,2003)。徐燕玲等认为,在低污染水平土壤上,水稻对Cd得累积品种间存在一定得稳定性,而水稻类型间Cd含量没有显著差异,因此按照水稻类型来筛选就就是不可行得,应针对品种来筛选并对筛选出来得稳定得品种进行重点研究(徐燕玲,2009)。孙聪研究发现,不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异,虽然Cd属于非必需元素,但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同得刺激效应。经过Burr-III模型得计算得到基于保护95%水稻品种得土壤中Cd50%抑制浓度值(HC550%)为4、93mg·kg-1(孙聪,2014)。孟桂元以湘中地区主要栽培得26个水稻品种为材料,研究了镉胁迫(0、5mmol/L)对不同水稻品种种子萌发及根芽生长得影响。结果表明,镉胁迫对水稻种子得发芽率、发芽指数影响不显著,对种子活力指数及根芽生长具有显著影响;镉胁迫对根得抑制作用明显大于对芽得抑制。不同品种对镉胁迫得耐性存在较大差异(孟桂元,2015)。刘侯俊研究东北地区水稻生长、籽粒产量与Cd在水稻植株不同部位得分配规律。结果表明,土壤中添加Cd后,多数水稻籽粒产量与植株总生物量下降,只有少数品种籽粒产量与生物量有所上升。Cd在水稻植株中得含量遵循根系>茎叶>颖壳>籽粒得规律(刘侯俊,2011)。张锡洲比较水稻亲本材料得镉耐性差异,筛选镉低积累水稻种质资源,为水稻镉安全品种(Cd-safecultivars,CSCs)得培育提供遗传材料(张锡洲,2013)。2、Cd在土壤-水稻系统迁移转化得根际过程及分子机理与遗传规律土壤中得重金属镉首先被根系吸收,再经木质部装载向地上部转运,并在各组织中沉积。籽粒得大部分镉来自于此,还有少部分则经剑叶得“再活化”后由韧皮部运至颖果。水稻籽粒富集镉得基本过程就就是:(1)根系吸收与在木质部进行加载,完成根系对镉得吸收与由根系到地上部得转运;(2)茎节中微管间得定向转运分配,完成镉在地上部运输得定向转运;(3)叶片中得镉通过韧皮部得再转移(王凯,2014)。肖美秀通过盆栽实验研究了镉在水稻体内得分配规律,发现Cd在水稻体内各器官得分配规律就就是:根>>茎>鞘>叶>稻米。水稻品种得镉耐性与其吸收镉相对较少或向地上部运输比例较低有关(肖美秀,2006)。相对于根系对镉得活化与吸收过程,木质部得装载与运输作用被认为就就是水稻根系、茎鞘与籽粒镉积累量得决定因素,而韧皮部得输入则对糙米中镉含量起到支配作用。水稻对镉吸收、转运与积累得特殊生理模式,决定了水稻各部位中镉含量得基本分布规律就就是根系>茎叶>籽