一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法

摘要

一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法，属于水稻育种技术领域。该选育方法包括：重度镉污染、中度镉污染土壤制备；主穗穗颈节间和主穗糙米镉含量测定；筛选高镉浓度下主穗穗颈节间和主穗糙米镉含量低、中镉浓度下主穗穗颈节间含量低且主穗糙米镉含量不超标的水稻品种；筛选出的水稻品种作为亲本杂交；对F1收获的种子进行主穗穗颈节间镉含量测定筛选；种植成株系F3并选择优异单株进行主穗穗颈节间镉含量测定筛选；在F4‑F6株系中选择优异单株进行主穗穗颈节间镉含量测定筛选，加代稳定；种植株系至F7代，测定主穗穗颈节间和主穗糙米镉含量，选择得到籽粒低积累重金属镉的水稻品种。本发明对保证粮食安全具有重要意义。

权利要求

1.一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法，其特征在于包括以下步骤：

1）含镉5mg/kg和1 mg/kg的土壤制备；

2）将水稻品种分别种植于上述5mg/kg、1 mg/kg镉污染土壤中，按常规施肥水平，在防雨大棚中进行，防止雨水灌入；

3）水稻成熟后，分别取主穗穗颈节间和主穗糙米测定镉含量；

4）选取5mg/kg重度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、主穗糙米镉含量≤

1mg/kg，且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg、主穗糙米镉含量≤

0.2mg/kg的水稻品种备用；

5）将步骤4）中挑选中的水稻品种作为亲本，杂交；

6）从F1收获的种子开始，重复步骤1）-2），在水稻成熟后，取主穗穗颈节间测定镉含量，选择5mg/kg重度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg的单株，结合生育期、株叶形态、结实率、抗性和产量性状，选择优良单株；

7）种植成株系F3，结合生育期、株叶形态、结实率、抗性和产量选择优良株系，从优良株系中选择优异单株，进行主穗穗颈节间镉含量测定，选择5mg/kg重度污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg的单株；

8）在F4-F6株系中，结合株叶形态、结实率、抗性和产量选择单株，继续进行加代稳定；

9）种植株系至F7代，测定主穗穗颈节间和主穗糙米镉含量，结合产量数据，选择5mg/kg重度污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、主穗糙米镉含量≤1mg/kg，同时1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg、主穗糙米镉含量≤0.2mg/kg的定型品系，即得到“籽粒低积累重金属镉”的水稻品种。

2.如权利要求1所述的一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法，其特征在于所述的步骤1）中土壤制备包括：取稻田耕层土壤，去除石块、杂草杂质，晒干，粉碎，人工过筛后作为基础土，加等量饮用自来水充分搅拌混匀，以每1kg干基础土中加入CdCl2·2.5H2O 

12.19mg计算，控制土壤中添加纯镉浓度为5mg/kg、1 mg/kg，分别达严重污染水平和中度污染水平。

说明书

一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法

技术领域

[0001] 本发明属于水稻育种技术领域，具体涉及一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法。

背景技术

[0002] 镉(Cd)是我国污染农田最普遍的重金属之一，重度镉污染不仅影响水稻生长发育导致产量下降，更重要的是镉会在水稻植株、籽粒内积累，通过食物链进入人体，在体内形成镉硫蛋白，通过血液到达全身，并有选择性地蓄积于肾、肝，使之发生病变，造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。而据农业部统计，我国已有超10%的耕地受镉污染（大于0.3 mg/Kg）,运用工程技术措施或者农业栽培技术措施来消除和减轻土壤重金属污染，虽然可以降低稻米中的镉含量，但耗资巨大，并不能从根本上解决镉污染土壤带来的粮食安全问题，而且处理不当易引起二次污染。越来越多的研究表明，水稻根系镉吸收能力的差异可能不是造成籽粒镉含量差异的主要原因,还与地上部镉向籽粒的输送能力有关，而穗颈是连接茎与穗的唯一桥梁组织，是穗部物质积累的重要通道，也是镉运输连接地上部与稻穗籽粒的关键部位。目前对镉的吸收、转运、积累研究多集中在根、茎、叶和糙米中，对穗颈节间的研究近乎空白。本发明从穗颈节间这一关键部位入手，同时为避免主穗和分蘖穗对筛选结果的影响，选择主穗穗颈节间作为研究材料，通过在重度镉污染土壤中种植筛选，提高选择压力，同时在中度镉污染土壤中进行双重筛选，以筛选和培育出重度镉污染土壤中主穗穗颈节间和籽粒低积累型、中度镉污染土壤中籽粒镉含量不超标的水稻品种，从根本上降低和解决镉污染土壤带来的水稻食用安全性问题。

发明内容

[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法的技术方案。

[0004] 所述的一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法，其特征在于包括以下步骤：

[0005] 1）含镉5mg/kg和1 mg/kg的土壤制备；

[0006] 2）将水稻品种分别种植于上述5mg/kg、1 mg/kg镉污染土壤中，按常规施肥水平，在防雨大棚中进行，防止雨水灌入；

[0007] 3）水稻成熟后，分别取主穗穗颈节间和主穗糙米测定镉含量；

[0008] 4）选取5mg/kg重度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、主穗糙米镉含量≤1mg/kg，且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg、主穗糙米镉含量≤0.2mg/kg的水稻品种备用；

[0009] 5）将步骤4）中挑选中的水稻品种作为亲本，杂交；

[0010] 6）从F1收获的种子开始，重复步骤1）-2），在水稻成熟后，取主穗穗颈节间测定镉含量，选择5mg/kg重度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg的单株，结合生育期、株叶形态、结实率、抗性和产量性状，选择优良单株；

[0011] 7）种植成株系F3，结合生育期、株叶形态、结实率、抗性和产量选择优良株系，从优良株系中选择优异单株，进行主穗穗颈节间镉含量测定，选择5mg/kg重度污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg的单株；

[0012] 8）在F4-F6株系中，结合株叶形态、结实率、抗性和产量选择单株，继续进行加代稳定；

[0013] 9）种植株系至F7代，测定主穗穗颈节间和主穗糙米镉含量，结合产量数据，选择5mg/kg重度污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、主穗糙米镉含量≤1mg/kg，同时
1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg、主穗糙米镉含量≤0.2mg/kg的定型品系，即得到“籽粒低积累重金属镉”的水稻品种。

[0014] 所述的一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法，其特征在于所述的步骤1）中土壤制备包括：取稻田耕层土壤，去除石块、杂草杂质，晒干，粉碎，人工过筛后作为基础土，加等量饮用自来水充分搅拌混匀，以每1kg干基础土中加入CdCl2·2.5H2O 12.19mg计算，控制土壤中添加纯镉浓度为5mg/kg、1mg/kg，分别达严重污染水平和中度污染水平。

[0015] 本发明低世代选择单株测定镉含量时，没有取样水稻根系、叶片、糙米，而是取用了主穗靠近稻谷的穗颈节间，其积累量一定程度上代表了从根系、茎秆中运输来的镉量，与糙米镉含量呈极显著正相关。取主穗穗颈节间测定后，其对应的主穗籽粒可以直接进行下一代繁殖，避免了低世代利用糙米测定引起一下代播种种子量不足的问题。另外，主穗穗颈节间取样方便，避免了利用根系为取样对象时挖根洗根的烦琐和利用叶片为取样对象时植株底部和顶部叶片镉含量不一致的干扰，提高了选择效率。

附图说明

[0016] 图1为5mg/kg镉浓度下主穗穗颈节间镉含量分布图；

[0017] 图2为5mg/kg镉浓度下主穗糙米镉含量分布图；

[0018] 图3为1mg/kg镉浓度下主穗穗颈节间镉含量分布图；

[0019] 图4为1mg/kg镉浓度下主穗糙米镉含量分布图；

[0020] 图5为5mg/kg浓度下主穗穗颈节间镉与主穗糙米镉含量相关性图；

[0021] 图6为1mg/kg浓度下主穗穗颈节间镉与主穗糙米镉含量相关性图。

具体实施方式

[0022] 以下结合实施例来进一步说明本发明。

[0023] 实施例1：一种籽粒低积累重金属镉的水稻品种的选育方法

[0024] 1）5mg/kg（重度镉污染）、1 mg/kg（中度镉污染）土壤制备，具体包括取稻田耕层土壤，去除石块、杂草杂质，晒干，粉碎，人工过筛后作为基础土，加等量饮用自来水充分搅拌混匀，以每1kg干基础土中加入CdCl2.2.5H2O 12.19mg计算，控制土壤中添加纯镉浓度为5mg/kg、1 mg/kg，分别达严重污染水平和中度污染水平；

[0025] 2）将水稻品种分别种植于上述5mg/kg、1 mg/kg镉污染土壤中，按常规施肥水平，在防雨大棚中进行，防止雨水灌入；

[0026] 3）水稻成熟后，分别取主穗穗颈节间和主穗糙米测定镉含量；

[0027] 4）选取5mg/kg重度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、主穗糙米镉含量≤1mg/kg，且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg、主穗糙米镉含量≤0.2mg/kg的水稻品种备用；

[0028] 5）将步骤4）中挑选中的水稻品种作为亲本，杂交；

[0029] 6）从F1收获的种子开始，重复步骤1）-2），在水稻成熟后，取主穗穗颈节间测定镉含量，选择5mg/kg重度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg的单株，结合生育期、株叶形态、结实率、抗性和产量性状，选择优良单株；

[0030] 7）种植成株系F3，结合生育期、株叶形态、结实率、抗性和产量选择优良株系，从优良株系中选择优异单株，进行主穗穗颈节间镉含量测定，选择5mg/kg重度污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、且1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg的单株；

[0031] 8）在F4-F6株系中，结合株叶形态、结实率、抗性和产量选择单株，继续进行加代稳定；

[0032] 9）种植株系至F7代，测定主穗穗颈节间和主穗糙米镉含量，结合产量数据，选择5mg/kg重度污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg、主穗糙米镉含量≤1mg/kg，同时
1mg/kg中度镉污染土壤中主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg、主穗糙米镉含量≤0.2mg/kg的定型品系，即得到“籽粒低积累重金属镉”的水稻品种。

[0033] 试验例1

[0034] 1）5mg/kg、1mg/kg镉污染土壤制备

[0035] 2）将224个不同类型的水稻品种（籼稻166份，粳稻品种58份）种植于上述土壤中，按常规施肥水平，在防雨大棚中进行，防止雨水灌入；

[0036] 3）水稻成熟后，分别取主穗穗颈节间和主穗糙米分别测定镉含量，镉含量分布统计分析（如图1-4）表明，224个水稻品种在5mg/kg镉污染土壤中，主穗穗颈节间镉含量≤2mg/kg的水稻品种有11个，主穗糙米镉含量≤1mg/kg的水稻品种有8个，满足以上2项的品种有8个；在1mg/kg镉污染土壤中，主穗穗颈节间镉含量≤0.8mg/kg的水稻品种有11个，主穗糙米镉含量≤0.2mg/kg的水稻品种有5个，满足以上2项的品种有5个；1mg/kg镉浓度下筛选出的5个品种包含在5mg/kg镉浓度筛选出的8个品种之中；

[0037] 4）分析主穗穗颈节间镉含量与主穗糙米镉含量的相关性，结果（如图5-6）表明，在5mg/kg、1mg/kg两种镉污染浓度下，主穗穗颈节间镉含量与糙米镉含量均呈极显著正相关。

[0038] 试验例2

[0039] 1) 不同镉污染水平土壤的制备：0.2mg/kg，0.4mg/kg，0.8mg/kg，1.6mg/kg，3.2mg/kg，4.8mg/kg，6.4mg/kg；

[0040] 2) 将10个水稻品种分别种植于上述土壤中，按常规施肥水平，在防雨大棚中进行，防止雨水灌入；

[0041] 3）水稻成熟后，取主穗穗颈节间和主穗糙米分别测定镉含量；

[0042] 4）分析主穗穗颈节间和主穗糙米镉含量与土壤镉浓度的相关性，结果（如表1）表明，所有品种主穗穗颈节间镉含量、主穗糙米镉含量均与土壤镉浓度呈显著正相关，但回归方程显示品种间耐镉能力存在差异。

[0043] 表1. 不同水稻品种主穗糙米镉含量、主穗穗颈节间镉含量与土壤镉污染浓度的相关性

[0044]

[0045] y是主穗糙米主穗穗颈节间镉含量、主穗糙米镉含量，x是土壤镉含量。