一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法
【專利摘要】一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法，通過對完整籽粒在測試液中吸收鎘離子的流速差異來準確鑒定水稻低鎘積累品種，具體作法是：將灌漿中期的完整的水稻籽粒去除稻殼，然后浸泡在含有不同濃度的鎘離子流速測試液中，采用非損傷微測系統測定并記錄10min內籽粒基部的鎘離子流速的變化，籽粒基部鎘離子流速快的水稻品種，在鎘污染土壤中籽粒中的鎘積累量高，反之流速慢的水稻品種，鎘積累量低，通過調控稻米中鎘積累量的能力，準確地判斷水稻低鎘積累品種。本發明的優點是：該方法以水稻籽粒基部的離子流速快慢為依據，在較短時間內，能夠準確地鑒定出不同品種稻米中積累鎘的能力，具有效率高、重復性好等優點，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物技術的植物檢測，特別涉及一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法。
【背景技術】
[0002]鎘目前我國耕地重金屬污染的面積占耕地總量的1/6左右，其中污染面積遠超過其他幾種重金屬元素。水稻是我國乃至世界廣泛種植的糧食作物之一，在污染環境中水稻對以具有較強的吸收和富集能力。近年來頻繁出現的“鎘大米”現象也使得社會各界更加關注低鎘積累水稻品種的篩選問題。低鎘積累水稻的的選育一直是科學家們的研究重點，目前通過轉基因技術、低鎘突變體的篩選等已經獲得了一些低鎘積累的水稻品種。但由于稻米中的鎘積累量容易受植株發育狀況、土壤有機質、水分管理等許多不可控因素的影響，篩選出可遺傳變異的機會極少，水稻低鎘積累品種篩選的進程非常緩慢。如何準確地鑒別和篩選低鎘積累的優良基因型，成為科學家苦苦探索的關鍵技術。
[0003]水稻根系吸收鎘尚子后，一部分積累在根系細胞壁和液泡中，一部分通過根系細胞的跨膜運輸進入木質部，運送到地上的莖桿和葉片等營養器官中儲存起來，在籽粒灌漿過程中再從營養體中轉運到籽粒中。同位素實驗結果表明，稻谷中91-100%的⑶來自韌皮部。因此，籽粒基部的以流量成為決定稻谷中以積累量的關鍵因素。如果把水稻籽粒浸泡在含鎘的溶液中，鎘離子可以通過籽粒基部的維管束組織直接擴散到胚乳和胚中，高鎘積累品種和低鎘積累品種籽粒基部對鎘離子的吸收速度有明顯的差別。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對上述技術分析和存在問題，提供一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法，該方法利用非損傷微測技術，對完整籽粒在測試液中吸收鎘離子的流速進行準確測定，并能夠排除環境因素和植株發育狀況的干擾，快速準確地判斷籽粒鎘積累能力在不同品種間的差異；所需材料少，測定周期短，工作效率高。
[0005]本發明的技術方案:
一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法，利用非損傷微測技術，通過對完整籽粒在測試液中吸收鎘離子的流速差異來準確鑒定水稻低鎘積累品種，具體作法是:將灌漿中期的完整的水稻籽粒去除稻殼，然后浸泡在含有不同濃度的鎘離子流速測試液中，采用非損傷微測系統(31 已丁 8781:6111 810-001 八，113八 801.& 丁6土)測定并記錄 10111111
內籽粒基部的鎘離子流速的變化，籽粒基部鎘離子流速快的水稻品種，在鎘污染土壤中籽粒中的鎘積累量高，籽粒基部鎘離子流速慢的水稻品種，在鎘污染土壤中籽粒中的鎘積累量低，通過籽粒基部的門控開關調控稻米中鎘積累量的能力，準確地判斷水稻低鎘積累品種。
[0006]所述鎘離子流速測試液由去離子水與化學純的01(? - 2.5！！20和01(?配制而成，測試液中(^1(?濃度為50 4 11101，鎘離子濃度分別為0.3,0.5,0.8,1.0,3.0、10、15呢/1。
[0007]所述非損傷微測系統中，標準液校正斜率為29+3—，每次測定10 111111,每個濃度測試液的測量重復10次；利用非損傷微測系統軟件將鎘離子流速的測試數據轉化為流速
(口 11101..8—0。
[0008]本發明的優點是:
該方法以水稻籽粒基部的離子流速快慢為依據，在較短時間內，能夠準確地鑒定出不同品種稻米中積累鎘的能力，具有效率高、重復性好等優點；利用籽粒基部鎘離子流速檢測結果，準確判斷基因型調控鎘離子在籽粒中積累量的能力；所需材料少、檢測時間短、工作效率高，對其他植物鎘積累能力的快速鑒定具有重要參考價值，具有非常廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為水稻高鎘積累品種1705和低鎘積累品種乂24發育籽粒在含鎘不同的測試液中籽粒基部的鎘離子流速。
【具體實施方式】
[0010]實施例:
一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法，利用非損傷微測技術，通過對完整籽粒在測試液中吸收鎘離子的流速差異來準確鑒定水稻低鎘積累品種，具體作法是:將灌漿中期的完整的水稻籽粒去除稻殼，然后浸泡在含有不同濃度的鎘離子流速測試液中，采用非損傷微測系統(312了 8781:6111 810-001 八，801.& 16011.)測定并記錄
10.111！！內籽粒基部的鎘離子流速的變化，籽粒基部鎘離子流速快的水稻品種，在鎘污染土壤中籽粒中的鎘積累量高，籽粒基部鎘離子流速慢的水稻品種，在鎘污染土壤中籽粒中的鎘積累量低，通過籽粒基部的門控開關調控稻米中鎘積累量的能力，準確地判斷水稻低鎘積累品種。所述鎘離子流速測試液由去離子水與化學純的￠(1(? - 2.5！！20和01(?配制而成，測試液中濃度為50^ 11101，鎘離子濃度分別為0.3,0.5,0.8,1.0,3.0、10、15呢/匕所述非損傷微測系統中，標準液校正斜率為29+3^，每次測定10 111111，每個濃度測試液的測量重復10次；利用非損傷微測系統軟件將鎘離子流速的測試數據轉化為(^+流速(1)
11101 # 0111 2 # 8 1 ) 0
[0011〕 傳統方法是將水稻品種種植在重金屬污染農田中，根據成熟后稻米中的鎘含量分析結果來篩選低鎘積累品種，容易受到田間土壤中鎘含量的均勻度和植株生長狀態、灌水質量等環境因素的干擾，且試驗時間長、所需材料多、工作效率低。發明人通過大量的研究，最終建立了利用籽粒基部離子流速快速鑒定水稻低鎘積累品種的新方法。該方法以水稻灌漿中期的發育籽粒為材料，在鎘離子濃度均勻的測試液中檢測籽粒基部的離子流速，能夠快速、準確地鑒別出不同基因型之間的遺傳差異，在短時間內淘汰大量的無用材料，進而篩選出低鎘積累的水稻新品種。
[0012]籽粒基部鎘離子流速與低鎘積累特性的相關性研究:
當土壤中的鎘含量為0.3-1.2 1118匕―1時，高鎘積累品種1705穗軸和稻谷中的鎘含量顯著高于乂24，說明1705的營養器官向籽粒轉運鎘的能力顯著高于低積累品種乂24。籽粒基部離子流速試驗結果表明，當測試液中的鎘離子濃度低于0.8卯111時，1705和乂24的離子流速沒有顯著差異；當測試液中的鎘離子濃度大于1.0卯!II時，高積累品種1705的鎘離子流速越來越快，與低積累品種乂24之間的差距越來越大。說明稻米中的鎘積累量與籽粒發育過程中調控鎘離子流入的速度密切相關，通過測定籽粒基部的離子流速，就能快速、準確低篩選出低鎘積累的水稻品種。
[0013]實驗實例:
把聞鋪積累品種1705和低鋪積累品種乂24種植在日光溫室或稻田中，在水稻開花后15-25天的時間內，從1705和乂24的穗軸上，分別選取處于灌漿中期的水稻籽粒，去除稻殼后，將完整的發育籽粒浸泡于含有50^11101 01?:12和1.0-15卯III鎘離子的測試液中，利用非損傷微測系統(3131 8781:6111 810-001 八;113八 801.& 丁6土)測定 10111111 內籽粒基部的離子流速。在相同測試液中，1705籽粒基部的離子流速顯著高于乂24。說明籽粒基部的鎘離子流速能夠把高鎘積累和低鎘積累水稻基因型區分開來。
[0014]圖1為水稻高鎘積累品種1705和低鎘積累品種乂24發育籽粒在含鎘不同的測試液中籽粒基部的鎘離子流速，圖中表明:當測試液中的鎘離子濃度低于0.8卯111時，1705和乂24的離子流速沒有顯著差異；當測試液中的鎘離子濃度大于1.0卯!II時，高積累品種1705的鎘離子流速越來越快，與低積累品種乂24之間的差距越來越大。說明稻米中的鎘積累量與籽粒發育過程中調控鎘離子流入的速度密切相關，通過測定籽粒基部的離子流速，就能快速、準確低篩選出低鎘積累的水稻品種。
【權利要求】
1.一種快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法，其特征在于:利用非損傷微測技術，通過對完整籽粒在測試液中吸收鎘離子的流速差異來準確鑒定水稻低鎘積累品種，具體作法是:將灌漿中期的完整的水稻籽粒去除稻殼，然后浸泡在含有不同濃度的鎘離子流速測試液中，米用非損傷微測系統(SIET system B1-OOIA, Younger USA Sc1.& Tech.Corp.)測定并記錄1min內籽粒基部的鎘離子流速的變化，籽粒基部鎘離子流速快的水稻品種，在鎘污染土壤中籽粒中的鎘積累量高，籽粒基部鎘離子流速慢的水稻品種，在鎘污染土壤中籽粒中的鎘積累量低，通過籽粒基部的門控開關調控稻米中鎘積累量的能力，準確地判斷水稻低鎘積累品種。
2.根據權利要求1所述快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法，其特征在于:所述鎘離子流速測試液由去離子水與化學純的CdCl2.2.5H20和CaCl2配制而成，測試液中CaCl2濃度為 50 μ mol，鎘離子濃度分別為 0.3,0.5,0.8、1.0,3.0、10、15 mg/L。
3.根據權利要求1所述快速鑒定水稻低鎘積累品種的方法，其特征在于:所述非損傷微測系統中，標準液校正斜率為29+3mV，每次測定10 min，每個濃度測試液的測量重復10次；利用非損傷微測系統軟件將鎘離子流速的測試數據轉化為Cd2+流速(P mol -cm-2.Π
【文檔編號】G01N11/00GK104359793SQ201410652108
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】韓立娜, 張長波, 宋正國, 劉仲齊 申請人:農業部環境保護科研監測所