一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法技术方案

本发明专利技术提供了一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法，属于筛选水稻品种方法技术领域。本发明专利技术分别在实验室环境及镉污染农田实地环境下，以土壤的不同镉浓度和不同含水量为变量，以水稻的幼苗期、分蘖期、孕穗抽穗期三个敏感期，采用水稻全生物量测定法和镉含量测定法，以耐旱指数(以孕穗抽穗期旱作与常规耕作下生物量干重比值的百分数)、耐镉指数(水稻品种在镉污染土壤与正常土壤中生物量干重比值的百分数)、镉累积指数(单一水稻品种镉含量与供试水稻品种镉含量中值的比值百分数)对水稻品种进行耐旱性、耐镉性和镉累积能力进行全面评价。本发明专利技术筛选的水稻品种在维持正常生物量的同时更能高累积镉，可直接应用于镉污染农田土壤的修复。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法
本专利技术涉及一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法，属于筛选水稻品种方法

技术介绍
重金属污染农田土壤修复主要从两方面考虑：(1)以降低污染风险为目的，即通过改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式，降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性；(2)以削减污染总量为目的，即通过处理将有害物质从土壤中去除，以降低土壤中有害物质的总浓度。目前，可用于农田重金属污染修复技术主要包括如下四种：工程措施；农艺调控措施；钝化修复技术；植物修复技术。修复技术与方式的选择需要首先考虑农业生产方式和类型，其次兼顾有效性、经济性和推广性。考虑到农田土壤的特殊性，对于重度重金属污染农田，利用具有重金属累积性的作物品种消减土壤重金属是首选方式之一。这种修复方式主要考虑作物品种在适当的耕作方式下对重金属的耐性和重金属累积性。水稻是全世界第二大粮食作物，年种植面积20亿亩左右，全世界大约有1/3的人以稻米为主食。水稻是我国第一大粮食作物，年种植面积5亿亩左右，占全国粮食播种面积的1/3，而水稻产量占全国粮食总产量的44％。重金属污染会导致作物生物量下降，由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万吨，受污染粮食多达1200多万吨；另外，从我国水资源、气候以及生态等方面看，除现有的稻区外，我国还有一些地区很适宜水稻生产，但由于土壤的重金属污染而未能种植。因此培育耐重金属且能累积重金属的水稻品种或通过栽培措施提高水稻的重金属累积能力是提高重金属污染农田的利用率和经济效益、消减农田重金属污染的最佳方案之一，意义重大。水稻品种的耐重金属性和重金属累积性存在较大差异，对水稻品种间耐重金属性和重金属累积性进行有效评价，是筛选水稻高耐重金属和高累积重金属品种种质资源、开展水稻新品种培育的基础。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表现出不同的刺激效应。孟桂元等研究表明，镉胁迫对水稻种子的发芽率、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；镉胁迫对根的抑制作用明显大于对芽的抑制。不同品种对镉胁迫的耐性存在较大差异。另一方面，水稻对镉的吸收存在着很大差异，这种差异不仅表现在水稻的不同类型之间，也表现在不同品种之间。刘侯俊等研究表明土壤中添加Cd后，多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降，只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。李剑睿发现与常规管理、湿润灌溉处理相比，长期淹水处理的稻米镉含量分别降低了37.9％和52.6％。因此，有研究者建议水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性，应针对品种来筛选并对筛选出来的稳定的品种进行重点研究。目前，对水稻品种耐重金属性和重金属累积性的评价未能统一进行，往往是筛选高重金属耐性和低重金属累积品种；并且大都局限对水稻某一生长期进行，未能在水稻的全生育期特别是重金属敏感期，导致不同环境下如实验室鉴定的结果与田间实地种植的结果往往很不一致，缺乏系统性和实效性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法，步骤如下：步骤一、在实验室溶液培养条件下，在一定的镉浓度下，以无镉为对照组，对所有供试水稻品种种子进行萌芽幼苗成苗试验；至幼苗期终止时，测定全生物量干重；计算同一品种水稻在镉污染环境与无镉对照环境下全生物量干重的比值(百分数)，获得各供试品种的耐镉指数；选择耐镉指数大于50％或大于所有品种中值的品种作为进一步筛选评价的供试品种；步骤二、在实验室土培条件下，人工模拟不同浓度的镉污染土壤，以步骤一筛选出的品种作为供试品种进行水稻分蘖期耐镉性和镉累积性评价试验；至分蘖期终止时，测定全生物量干重，测定水稻镉含量；计算同一品种水稻在镉污染环境与无镉对照环境下全生物量干重的比值(百分数)，获得各供试品种的耐镉指数；计算单一水稻品种镉含量与供试水稻品种镉含量中值的比值(百分数)，获得各供试品种的镉累积指数；选择耐镉指数大于50％或大于所有品种中值且镉累积指数大于100％的品种作为进一步筛选评价的供试品种；步骤三、在一定浓度的镉污染农田实地，人工设置水稻孕穗抽穗期不同的田间持水量，以常规耕作水管理为对照组，以步骤二筛选出的品种作为供试品种进行水稻孕穗抽穗期耐旱性和镉累积性评价试验；至生长期终止时，测定全生物量干重，测定水稻镉含量；计算同一品种水稻孕穗抽穗期旱作与常规耕作下生物量干重的比值(百分数)，获得各供试品种的耐旱指数；计算单一水稻品种镉含量与供试水稻品种镉含量中值的比值(百分数)，获得各供试品种的镉累积指数，以此评价水稻品种孕穗抽穗期的耐旱性、耐旱程度、镉累积性和镉累积程度；步骤四、对上述步骤一、步骤二和步骤三试验的筛选鉴定结果进行综合分析，分析水稻品种在萌芽幼苗成苗期、分蘖成株期、孕穗抽穗期三个重金属敏感期的耐旱性、耐镉性和镉累积性，确定各供试水稻品种的耐旱程度、耐镉程度和累积镉程度。在实验室溶液培养条件下，在一定的镉浓度下(以无镉为对照组)，对所有供试水稻品种种子进行萌芽幼苗成苗试验，溶液镉浓度为1mg/L。在实验室土培条件下，人工模拟不同浓度的镉污染土壤，进行水稻分蘖期耐镉性和镉累积性评价试验，不同污染土壤的镉浓度为0.2mg/kg、0.5mg/kg、1.0mg/kg、2mg/kg或5mg/kg。在一定浓度的镉污染农田实地，人工设置水稻孕穗抽穗期不同的田间持水量，以常规耕作水管理为对照组，进行水稻孕穗抽穗期耐旱性和镉累积性评价试验，土壤镉浓度为5mg/L；不同的田间持水量为20％、30％、40％、50％或60％。重金属耐性指数(metaltoleranceindex)：是评价水稻品种全生长周期重金属耐性的指标，反映某一水稻品种对重金属胁迫忍耐能力的强弱。以水稻品种在重金属环境下生长的全生物量干重GM与非重金属环境下生长的全生物量干重GC比值的百分数，用MTI表示，MTI＝GM/GC×100％。耐旱指数(metaltoleranceindex)：是评价水稻品种孕穗抽穗期耐旱的指标，反映某一水稻品种对旱作胁迫忍耐能力的强弱。以孕穗抽穗期旱作环境下全生物量干重GD与常规耕作下全生物量干重GC比值的百分数，用DTI表示，DTI＝GD/GC×100％。镉累积指数(metalaccumulationindex):是评价水稻品种全生长周期重金属累积的指标，反映某一水稻品种对重金属累积能力的大小。以单一水稻品种重金属含量MS与供试水稻品种重金属含量中值MM比值的百分数，用MAI表示，MAI＝MS/MM×100％。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术采用不同生长环境下的全生物量测定法和重金属含量测定法，以耐旱指数、重金属耐性指数和重金属累积指数对水稻品种进行重金属耐性和重金属累积性进行全面评价，是一种“简便、实用、科学、新颖”的水稻品种重金属耐性和重金属累积性评价方法。(2)本专利技术的目的在于提供一种高耐旱且高镉积累水稻品种的系统评价方法，最大限度地筛选出具有高镉累积量的水稻品种，筛选出的水稻品种表现为高镉累积能力且能在常规管理下能保持高的生物量。具体实施方式下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法，其特征在于，步骤一、在实验室溶液培养条件下，在一定的镉浓度下，以无镉为对照组，对所有供试水稻品种种子进行萌芽幼苗成苗试验；至幼苗期终止时，测定全生物量干重；计算同一品种水稻在镉污染环境与无镉对照环境下全生物量干重的比值，获得各供试品种的耐镉指数；选择耐镉指数大于50％或大于所有品种中值的品种作为进一步筛选评价的供试品种；步骤二、在实验室土培条件下，人工模拟不同浓度的镉污染土壤，以步骤一筛选出的品种作为供试品种进行水稻分蘖期耐镉性和镉累积性评价试验；至分蘖期终止时，测定全生物量干重，测定水稻镉含量；计算同一品种水稻在镉污染环境与无镉对照环境下全生物量干重的比值，获得各供试品种的耐镉指数；计算单一水稻品种镉含量与供试水稻品种镉含量中值的比值，获得各供试品种的镉累积指数；选择耐镉指数大于50％或大于所有品种中值且镉累积指数大于100％的品种作为进一步筛选评价的供试品种；步骤三、在一定浓度的镉污染农田实地，人工设置水稻孕穗抽穗期不同的田间持水量，以常规耕作水管理为对照组，以步骤二筛选出的品种作为供试品种进行水稻孕穗抽穗期耐旱性和镉累积性评价试验；至生长期终止时，测定全生物量干重，测定水稻镉含量；计算同一品种水稻孕穗抽穗期旱作与常规耕作下生物量干重的比值，获得各供试品种的耐旱指数；计算单一水稻品种镉含量与供试水稻品种镉含量中值的比值，获得各供试品种的镉累积指数，以此评价水稻品种孕穗抽穗期的耐旱性、耐旱程度、镉累积性和镉累积程度；步骤四、对上述步骤一、步骤二和步骤三试验的筛选鉴定结果进行综合分析，分析水稻品种在萌芽幼苗成苗期、分蘖成株期、孕穗抽穗期三个重金属敏感期的耐旱性、耐镉性和镉累积性，确定各供试水稻品种的耐旱程度、耐镉程度和累积镉程度。...

【技术特征摘要】
1.一种高耐旱且高镉累积水稻品种的系统评价方法，其特征在于，步骤一、在实验室溶液培养条件下，在一定的镉浓度下，以无镉为对照组，对所有供试水稻品种种子进行萌芽幼苗成苗试验；至幼苗期终止时，测定全生物量干重；计算同一品种水稻在镉污染环境与无镉对照环境下全生物量干重的比值，获得各供试品种的耐镉指数；选择耐镉指数大于50％或大于所有品种中值的品种作为进一步筛选评价的供试品种；步骤二、在实验室土培条件下，人工模拟不同浓度的镉污染土壤，以步骤一筛选出的品种作为供试品种进行水稻分蘖期耐镉性和镉累积性评价试验；至分蘖期终止时，测定全生物量干重，测定水稻镉含量；计算同一品种水稻在镉污染环境与无镉对照环境下全生物量干重的比值，获得各供试品种的耐镉指数；计算单一水稻品种镉含量与供试水稻品种镉含量中值的比值，获得各供试品种的镉累积指数；选择耐镉指数大于50％或大于所有品种中值且镉累积指数大于100％的品种作为进一步筛选评价的供试品种；步骤三、在一定浓度的镉污染农田实地，人工设置水稻孕穗抽穗期不同的田间持水量，以常规耕作水管理为对照组，以步骤二筛选出的品种作为供试品种进行水稻孕穗抽穗期耐旱性和镉累积性评价试验；至生长期终...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兵，杜平，陈娟，李发生，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11