Identification of pakchoi cultivars with low cadmium accumulation and soil factors that affect their cadmium uptake and translocation

The selection and use of low-Cd-accumulating cultivar （LCAC） has been proposed as one of the promising approaches in minimizing the entry of Cd in the human food chain. This study suggests a screening criterion of LCACs focusing on food safety. Pot culture and plot experiments were conducted to screen out LCACs from 35 pakchoi cultivars and to identify the crucial soil factors that affect Cd accumulation in LCACs. Results of the pot culture experiment showed that shoot Cd concentrations under the three Cd treatments significantly varied across cultivars. Two cultivars, Hualv 2 and Huajun 2, were identified as LCACs because their shoot Cd concentrations were lower than 0.2 mg. kg-1 under low Cd treatment and high Cd exposure did not affect the biomass of their shoots. The plot experiment further confirmed the consistency and genotypic stability of the low-Cd- accumulating traits of the two LCACs under various soil conditions. Results also showed that soil phosphorus availability was the most important soil factor in the Cd accumulation of pakchoi, which related negatively not only to Cd uptake by root but also to Cd translocation from root to shoot. The total Cd accumulation and translocation rates were lower in the LCACs than in the high-Cd cultivar, suggesting that Cd accumulation in different cultivars is associated with the Cd uptake by root as well as translocation from root to shoot. This study proves the feasibility of the application of the LCAC strategy in pakchoi cultivation to cope with Cd contamination in agricultural soils.

镉低积累水稻品种的筛选及酵素降镉效果研究

为了探究镉污染下水稻的安全生产方式,采用小区试验,比较了50个水稻品种在湖南省镉轻度污染地区的糙米镉积累情况,并研究了喷施植物酵素对不同品种糙米镉积累的影响。结果表明:不同品种水稻对镉的吸收存在显著差异,在考察的50个水稻品种中,泰优390、隆香优310、隆两优1988等品种检测出的镉含量显著低于其他品种,可作为镉轻度污染区域水稻安全生产的应急品种;喷施生物酵素的试验结果表明,生物酵素对不同品种稻米镉累积的影响存在显著差异,施喷酵素可以使某些水稻品种中镉含量降低至国家安全限值以下。

低浓度镉在kdrl:EGFP转基因斑马鱼血管粥样硬化中的作用及其机制研究

目的 探究低浓度镉在kdrl:EGFP转基因斑马鱼血管粥样硬化中的作用及其机制。方法 选取18只健康转基因品系内皮细胞特异性绿色荧光[Tg(kdrl:EGFP)]成年斑马鱼复制动脉粥样硬化斑马鱼模型,按照不同处理方式分为A组(空白对照组)、B组(30μmol/L镉)、C组(30μmol/L镉+阿托伐他汀),每组6只。手术切取各组斑马鱼血管和斑块组织标本,采用荧光显微镜观察各组荧光斑马鱼血管胆固醇累积情况并测量血管内皮层厚度,苏木精-伊红(HE)染色观察各组斑马鱼血管斑块的病理学变化。分别采用实时荧光定量聚合酶链反应和Western blotting检测各组斑马鱼血管斑块组织HIF-1α、p-Akt、p-P70、VEGF mRNA和蛋白的表达。结果 B、C组血清镉浓度高于A组(P <0.05)。B组斑马鱼血管内皮层厚度较A、C组增厚(P <0.05),且血管中胆固醇积累明显。HE染色结果显示,与A、C组比较,B组炎症细胞浸润的脂肪变性更明显,且细胞核悬挂在中心或挤压到侧面。B组斑马鱼血管斑块组织HIF-1α、p-Akt、p-P70、VEGF mRNA和蛋白相对表达量均高于A、C组(P <0.05)。结论 低浓度镉可促进kdrl:EGFP转基因斑马鱼的动脉粥样硬化进程,相关机制与HIF-1α、p-Akt、p-P70、VEGF有关,阿托伐他汀可逆转镉的促AS进程。

子粒镉低积累型甜糯玉米材料的筛选

为筛选出在不同土壤镉(Cd)浓度胁迫下子粒Cd低积累型的甜糯玉米(Zea mays L.)材料,以45份甜糯玉米材料为对象,采用盆栽试验,设置2个土壤添加外源Cd处理,即C1(1.3 mg/kg)和C2(3.2 mg/kg),以不额外添加Cd为对照(CK),对甜糯玉米材料子粒Cd的积累差异进行研究。结果表明,甜糯玉米子粒Cd含量随土壤中Cd浓度的增加而增加,且在材料间存在极显著差异(P<0.01)。不同Cd浓度下,所有甜糯玉米材料子粒Cd的富集系数均小于1。聚类分析发现,有15份材料在不同Cd浓度下均表现出子粒低积累特性,其中S18、S29、S30、S36和S44这5份材料子粒的Cd含量在不同处理下均小于食品安全国家标准的0.1 mg/kg,说明这5份材料可作为子粒Cd低积累型亲本材料,为甜糯玉米Cd安全品种的培育提供种质资源。

一株肉葡萄球菌的降镉特性与机制研究

该文对从实验室筛选出的具有强耐镉能力的肉葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)846进行了降镉特性和降镉机制的研究。分析了pH值、Cd^(2+)浓度、菌体浓度和其他金属离子等因素对其降镉能力的影响,并通过扫描电镜,能谱和傅里叶光谱探究了该菌的降镉机制。结果表明,当pH值为5,Cd^(2+)质量浓度为50 mg/L和菌体质量浓度为1 g/L时,菌体的降Cd^(2+)效率最高;Mg^(2+)、Pb^(2+)和Zn^(2+)等金属离子的存在会对菌体的降Cd^(2+)效果产生负面影响,而Cr^(^(6+))的存在提高了菌体的降Cd^(2+)能力。Cd^(2+)的存在主要会使细胞表面发生褶皱,变得粗糙,甚至使细胞破裂。能谱结果证明Cd^(2+)在细胞表面的积累。细胞表面的—OH、—CH_(2)—、CH_(2)/CH_(3)、—C—OH和P=O等基团参与了菌体的降Cd^(2+)过程。因此,肉葡萄球菌846具有一定的降镉潜力,为降镉乳酸菌的开发提供了依据。

不同镉浓度对镉低吸收晚稻品种产量形成及其糙米镉含量的影响

【目的】为明确镉低吸收晚稻品种的产量形成及米镉含量变化。【方法】2022年在湖南省益阳市赫山区泥江口镇(全Cd浓度7.28 mg/kg)、赫山区兰溪镇(全Cd浓度0.43 mg/kg)开展镉低吸收晚稻品种对比试验。观测生育期、干物质积累、产量及产量构成和米镉含量变化。【结果】两个镉低吸收品种较对照品种五优308,镉胁迫导致产量下降,但安两优2号产量仅在高镉田块下降2.8%,其具有更高的有效穗数,在生育前期具有更高的干物质积累和群体生长速率;在两个地点均表现出明显的降镉效果,在Cd浓度0.43 mg/kg,安两优2号和清莲丝苗的糙米镉含量分别为0.010 mg/kg和0.013 mg/kg,较对照品种分别降低96.15%和95.00%。在Cd浓度7.28 mg/kg,安两优2号的糙米镉含量为0.21 mg/kg,较对照品种降低87.5%;清莲丝苗的糙米镉含量为0.19 mg/kg,较对照品种降低88.69%。【结论】两个镉低吸收品种均有很好的降镉能力,在中度镉污染的稻田中可安全种植,但在高镉污染田块直接种植存在糙米镉超标风险,应当配合其他降镉栽培措施实现安全种植,安两优2号在高镉污染地区产量表现更稳定,两个镉低吸收晚稻品种在高镉污染地区种植可配合栽培措施提高结实率,从而实现高产,可在中度及以下镉污染区域进行推广。

镉砷复合污染农田小麦籽粒镉砷积累的品种差异研究

土壤镉(Cd)砷(As)复合污染易造成小麦籽粒Cd和As含量超标问题。本研究以黄淮海冬麦区55份小麦品种(系)为供试材料,在华北平原典型镉砷复合污染区(地块S1:中度污染;地块S2:重度污染)开展田间试验,探究小麦籽粒镉砷含量的品种差异特征,并综合分析小麦籽粒镉砷含量和千粒重,筛选出Cd和As均低积累的小麦品种。结果表明,地块S1和S2小麦籽粒Cd含量范围分别为0.15~0.76 mg/kg和0.24~0.87 mg/kg;地块S1和S2小麦籽粒As含量范围分别为0.052~0.14 mg/kg和0.18~0.45 mg/kg,小麦籽粒镉砷累积存在极显著品种差异。小麦籽粒Cd含量均超过我国食品安全标准限值(0.1 mg/kg,GB2762—2022),而As含量均低于我国食品安全标准限值(0.5 mg/kg),因此Cd和As复合污染农田主要控制污染物为Cd。最终筛选出‘婴泊700’(YB700)为Cd和As均低积累且产量较高的小麦品种,可优先在黄淮海地区中重度Cd和As复合污染农田进行试种,同时建议配合叶面阻控和土壤钝化措施以实现小麦安全生产。

菜薹镉低积累“油蔬两用”油菜品种筛选及海藻糖对其镉积累和品质的影响

为完善镉(Cd)污染农田“油蔬两用”油菜安全生产栽培调控技术,本试验以22个甘蓝型“油蔬两用”油菜品种为材料,采用盆栽试验,根据Cd积累量和地上部干质量差异,筛选Cd低积累油菜品种。并进一步研究外源海藻糖喷施时期(苗期、薹期、苗期+薹期)和浓度(10、20、40、80 mmol·L^(-1))对Cd低积累品种油菜生长发育、薹Cd积累及品质的影响。结果表明:Cd胁迫下22个油菜品种各部位Cd积累量和地上部干质量差异显著,其中安农油1号(ANY-1)和同油杂2号(TYZ-2)具有高生物量和低Cd积累的特性,较适宜油蔬两用种植。与对照(CK)相比,Cd处理导致油菜生长受阻,菜薹产量及品质下降。外源喷施10~40mmol·L^(-1)海藻糖可不同程度缓解Cd对油菜的毒害作用,降低菜薹Cd积累,提高菜薹产量和品质,其中苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖为最佳喷施时期和浓度。苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖缓解了2个油菜品种Cd毒害,叶绿素含量(SPAD)、地上部鲜质量、根鲜质量、根颈粗较不喷施海藻糖处理相比分别显著提高了13.4%~16.1%、59.1%~63.3%、42.1%~103.6%和30.6%~37.8%,菜薹Cd含量显著降低了61.5%~70.6%,菜薹产量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量分别提高了28.4%~34.5%、41.9%~46.0%和62.6%~76.1%。综上所述,Cd污染土壤种植菜薹Cd低积累油菜品种ANY-1和TYZ-2,结合苗期喷施20mmol·L^(-1)海藻糖,可有效降低菜薹Cd积累,保障菜薹食用安全,提高菜薹产量和品质。

隆回县镉低积累水稻品种筛选试验

为了找到适合隆回县镉轻度污染区种植的水稻品种,以当地籼稻品种隆晶优蒂占(CK)为对照,比较研究了3个镉低积累水稻新品种青莲丝苗、韶香100、莲两优1号在隆回县种植的生育进程、产量构成、稻米镉含量及病虫害抗性等多方面的表现,并进行了科学评价。结果表明:(1)3个新品种生育期均在110~135 d之间,在隆回县作一季晚稻或中稻栽培可以实现安全生产;(2)新品种产量较CK减产5.8%~72.7%,其中莲两优1号产量仅比CK减产479.8 kg/hm^(2);(3)新品种稻米镉含量在0.0423~0.0799 mg/kg之间,均符合食品安全国家标准(≤0.2 mg/kg);(4)新品种和CK病虫害抗性均较好。综合来看,镉低积累水稻新品种莲两优1号适合在隆回县域镉轻度污染区推广种植。

镉低积累中稻品种生育期、产量与镉含量比较

为了分析镉低积累中稻品种的适应性、安全性与丰产性,2023年在湖南长沙以臻两优8612为对照,对7个镉低积累中稻品种的生育期、产量及稻谷镉含量进行分析。结果表明:在土壤有效镉含量为0.31 mg/kg、 pH值为6.0的条件下,参试品种的稻谷全镉含量为0.043~0.104 mg/kg,均低于国家规定的安全限值(0.200 mg/kg);比对照(产量9 097.7 kg/hm^(2))增产的参试品种有2个,分别为镜两优久香(9 256.6 kg/hm^(2))和洁两优1954(9 360.9 kg/hm^(2)),其产量分别较对照高1.7%和2.9%;全生育期比对照(125 d)短的参试品种有5个,分别为镜两优久香(112 d)、兴湘7号(114 d)、湘康4号(117 d)、津两优青莲玉占(116 d)、旗两优Q8(113 d)。试验结果可为安全、优质、高产的镉低积累水稻品种选择和推广提供参考。

高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构研究

随着第三代红外探测器技术的快速发展,高工作温度红外探测器成为重要的发展方向。本文报道了在高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构小型化、低功耗、高可靠性方面的研究进展。通过杜瓦结构的优化设计,搭配旋转整体式低温制冷机K562S short,制备出组件体积为80 mm×61 mm×39 mm,重量为212 g,启动时间为2.5 min,工作温度达到150 K的高工作温度中波碲镉汞红外探测器,并初步完成了组件可靠性试验验证,为高工作温度碲镉汞红外探测器的工程化应用奠定了一定的基础,对高工作温度碲镉汞红外探测器的小型化、低功耗、高可靠性研究具有一定的指导意义。

综合控镉技术体系对湖南中南部地区受镉污染稻田的影响研究

本研究旨在评估“VIP+n”综合控制镉技术体系对湖南中南部地区受镉污染的稻田稻谷中镉含量的影响。在湖南省耒阳市遥田镇连续进行了为期2年的实验,包括小区对比试验和推广示范试验。在小区对比试验阶段,我们采用了10种不同的处理方式,比较了低镉积累水稻品种、稻田持续淹水灌溉、生石灰施用、微生物菌剂、叶面阻控剂等多种措施对减少稻田中镉含量的效果。根据这些小区试验的结果,选取3种降镉效果好,且经济可行的降镉技术进行大面积示范试验。研究结果显示,“VIP+n”控镉技术体系能够有效降低镉污染稻田中的稻谷镉含量。与对照组相比,该技术体系使得早稻的降镉率在59.66%%~79.45%,晚稻的降镉率则在46.85%~48.23%。在各项降镉措施中,施用生石灰可以显著降低稻谷中镉含量,而单独使用低镉品种的降镉效果要显著高于单独施用生石灰。相比之下,稻田持续淹水灌溉、施用微生物菌剂和叶面阻控剂降镉效果并不明显。试验结果表明,"VIP+n"控镉技术体系是一种有效的方法,能够显著降低湖南中南部受镉污染的稻田中稻谷的镉含量。

超声波对镉冲击下的短程硝化污泥特性影响

本文旨在探讨超声波对短程硝化性能及镉(Cd)抑制下污泥特性的影响。通过6个SBR装置实验,发现超声辐照能显著降低出水氨氮浓度,提升氨氮去除率。在特定声能密度下,污泥TB-EPS蛋白质含量增加,AOB脱氮速率提升,而NOB活性降低。添加重金属镉后,SAOR(氨氧化)与SNOR(亚硝酸盐氧化)速率均受抑制。随着声能密度增加,AOB活性增强,NOB活性减弱。本研究揭示了超声辐照对污泥处理中硝化过程的调控作用,并发现其在重金属镉抑制下对硝化细菌活性具有选择性影响,有助于优化短程硝化工艺。

大田条件下不同水稻品种的镉吸收转运特征

我国南方农田重金属污染以镉为主,水稻对镉的吸收特点可能会导致南方水稻种植区稻米受镉污染风险更高,选择种植适宜的水稻品种是降低水稻中镉含量、减少人体摄入镉的一种有效方法,同时是实现污染农田边生产边修复最为经济有效的方法。目前针对水稻对镉的吸收积累等研究主要集中在室内机理,其结果在生产实践中参考性不强。为明确田间条件下当地主推水稻品种对镉的吸收积累特征,选取适合当地种植的18个水稻品种为试验对象开展大田试验。通过比较不同品种水稻对镉的吸收、转运和积累特征,筛选适合当地种植的镉低积累水稻品种。结果表明:18个水稻品种对镉的吸收转运能力存在显著性差异,不同品种水稻各器官中镉含量从大到小依次为根>茎>叶和稻米,整体来看,杂交稻稻米中镉含量高于常规稻稻米;通过分析水稻不同器官吸收转运镉的能力可知,粤禾丝苗、粤丰新占、丰优428、玉香油占、粤油丝苗、五优613、合美占、泰丰优208、五优308等9品种对Cd的转运能力较差;综合因素分析表明,五丰优615、丰优428、桔农占、玉香油占、丰优丝苗、泰丰优208、粤晶油占、五优376等8个品种表现较优,可作为该区适宜种植的水稻品种。

绿色低碳背景下的碲化镉景观坐凳艺术设计与应用

绿色低碳建设背景下,碲化镉(CdTe)因其优异的光电性能和环境友好特性,成为一种重要的新型环保材料。本文探讨了碲化镉在景观设计中的创新应用,特别是在景观坐凳如太阳能发电坐凳和环境监测坐凳中的应用。通过结合低碳材料与创新设计,碲化镉景观坐凳不仅具备环保特性,还能为城市景观增添新活力。随着技术不断进步和应用的深入,碲化镉将在更多领域发挥重要作用,为实现可持续发展目标贡献力量。

不同亚种间水稻糙米镉含量及微量元素的差异分析

【目的】探究不同亚种间粳型、籼型、爪型、亚种间杂交改良系籼粳型和籼爪型耐镉水稻品系糙米镉含量的差异,以及糙米镉含量和微量元素之间、微量元素相互间的相关关系,同时为高必需微量元素且低镉水稻品系的选育提供参考。【方法】以低镉邻近品种‘湘晚籼12号’为对照,筛选出粳型、籼型、爪型、籼粳型、籼爪型共77份相对低镉水稻品系为材料,在镉重度污染区全生育期种植,成熟期测定供试材料的糙米Cd、Zn、Mn、Cu和Fe元素含量。【结果】不同类型耐镉品系糙米镉含量为籼粳型>籼爪型>籼型>粳型>爪型;粳型、爪型水稻糙米镉含量与生育期为差异极显著正相关(P<0.01),而籼型、籼粳型、籼爪型水稻糙米镉含量与生育期无显著相关性;粳型水稻糙米Cd与Zn、Cu含量分别为差异极显著正相关,籼型水稻糙米Cd与Mn、Cu、Fe含量均为差异显著正相关(P<0.05),与Zn含量为差异显著负相关,爪型水稻糙米Cd与Zn、Cu含量分别为差异极显著、显著正相关,籼粳型水稻糙米Cd与Mn含量为差异显著正相关,籼爪型水稻糙米Cd与Zn、Mn、Cu、Fe含量无显著相关性。微量元素间的分析表明,籼型水稻糙米Zn和Cu含量、粳型水稻Mn含量、爪型水稻的Fe含量高于对应的其他类型;粳型水稻Zn与Cu的吸收为协同作用,籼型水稻Zn与Cu、Fe的吸收为拮抗作用,Cu、Fe、Mn的吸收互为协同作用,爪型水稻Fe和Mn的吸收为协同作用,籼粳型水稻Zn与Mn、Cu、Fe间及Mn与Cu、Fe间为协同作用,籼爪型水稻Zn、Mn、Cu、Fe之间互为协同作用。【结论】籼爪型水稻糙米低Cd、高Fe和Zn营养型水稻品系具有较好的培育前景。

基于镉元素的重金属低积累水稻品种筛选

为筛选适合镉污染耕地种植的镉低积累水稻品种,促进水稻绿色生产,以芜湖市种植较为普遍的13个水稻品种作为试验对象,进行田间小区试验,测定其在芜湖市某试验点的农艺性状和糙米镉含量。试验结果表明,武运粳31号表现出的农艺性状较为优异,徽两优114号和亚两优丝苗表现出的镉低积累特征较为优异。因此,对于镉低积累水稻品种的推广应用应综合考虑区域土壤实际镉浓度和经济效益选择合适的水稻品种。

姬松茸F_(1)代筛选低富镉高产型菌株研究

从菌丝生长、农艺性状、平均产量以及镉含量等指标,挖掘杂交F_(1)代低富镉、高产潜力菌株。结果表明,A13、A14菌丝特征为粗壮、密集、菌索多,生长阶段污染率低;子实体单朵重量分别达25.7、15.9 g/朵,为大粒型、中粒型;菌柄直径为2.2、2.1 cm,占子实体比重54.09%、59.75%;平均产量达8.52、7.84 kg/m^(2),与出发菌株均达显著水平;镉含量为2.1、5.9 mg/kg,与出发菌株均达极显著水平。A13、A142个菌株具有同时满足高产、粗柄、低富镉的特征特性。

敲除OsNramp5基因创制低镉优质粳稻新材料的应用评价

【目的】探究在粳稻中敲除OsNramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记辅助选择,获得了无外源基因的OsNramp5敲除突变系,考查其产量和品质性状变化特征,以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T_(0)代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株,设计开发了其中3种突变型的特异分子标记,进而结合标记辅助选择,在各植株的T_(2)代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比,无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中,敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46;敲除系的株高略微下降,穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降,但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照,蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照,导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照,但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高锌和硒的含量,同时有利于进一步降低籽粒镉的含量。施硒有利于改善稻米外观但施锌则相反,喷施两种肥料都会降低稻米食味值,不利于食味品质提升。敲除系在极端高/低温条件下的结实率变化与对照无异,但对纹枯病的抗性显著降低。【结论】在优质高产粳稻品种中获得了无标记OsNramp5基因敲除系,证明其在生产低镉富硒富锌安全营养健康型稻米中具有重要价值,但在产量和食味品质上则有不同程度的下降。

水稻积累及耐受镉和砷的分子机制与育种实践

近些年来,我国农田镉、砷污染日益严重,导致稻米镉、砷超标事件时有发生。稻米是全球约一半人口的主粮,也是人体从食物中摄入镉和砷的主要来源,土壤中的镉和砷被水稻吸收后,通过食物链的富集作用在人体内积累,进而危害人体健康。因此,减少镉、砷在稻米中的积累成为保障我国粮食质量安全和促进水稻产业发展亟待解决的重要问题。研究水稻对镉和砷的累积机制,在此基础上培育镉、砷低积累水稻品种,是解决稻米镉和砷超标最经济的方法,对实现污染农田的稻米安全生产具有重要意义。本研究主要综述了农田镉和砷的存在形态及生物有效性,阐述了水稻吸收、转运镉和砷的分子机制,以及镉、砷耐受机制,概述了镉、砷低积累水稻育种进展,并对未来的发展方向进行了展望,旨在为减少水稻籽粒镉、砷含量的研究提供一些参考。