[發明專利]一種控制水稻重金屬鎘積累的方法

無效

• 申請號: 200910097196.X
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101507400A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 邵國勝
• 申請（專利權）人: 中國水稻研究所
• 主分類號: A01G16/00
• 分類號: A01G16/00;A01G7/06;A01C21/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發明屬于水稻種植技術領域，具體涉及一種控制重金屬鎘積累的方法。

背景技術

鎘(Cd)是一種對動植物都具有毒害作用的重金屬和環境污染物，其在稻田土壤-水稻系統中具有很強的遷移性。鎘污染不僅影響水稻產量，其在稻米中的富集，還嚴重降低稻米的衛生品質和營養品質，進入食物鏈后，還對人體健康的造成嚴重的潛在威脅。近年來，由于工業“三廢”的不合理排放、固體廢棄物(尤其是城市垃圾)處理不善、污水灌溉、污泥農用以及施用含有重金屬元素的肥料等，都導致了土壤中重金屬鎘含量急劇增加。據農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心2002年和2003年對我國各地稻米質量安全普查的結果，稻米質量安全問題之一是鎘、鉛等重金屬超標，超標率超過10％，一些污染地區的稻米鎘含量高達0.4-1.0mg/kg，遠超過我國谷物中鎘的最高許可量0.2mg/kg，已威脅到食物安全和人體健康。比如，據報道，浙江省遂昌縣和溫州地區相繼出現的鎘中毒事件，主要是當地農田和稻米受到嚴重的鎘污染，其中糙米鎘含量分別達到1.17mg/kg^-1和1.30mg/kg^-1。據此，控制和降低稻米鎘污染亟待解決。

針對當前稻田土壤以及稻米重金屬鎘污染日益嚴重的現狀，國內開展了大量有關水稻鎘低積累品種篩選和農藝栽培技術研究。水稻鎘積累存在及顯著的品種間差異是水稻鎘低積累品種篩選的本質和基礎。然水稻鎘積累的品種間差異并非穩定、持久的差異，這種差異與水稻利用金屬礦質元素的代謝途徑密切相關，甚至是這些代謝途徑決定了這種差異，如水稻對錳、鐵元素的利用途徑就在很大程度上決定了水稻鎘的積累。當然對鎘低積累水稻品種的篩選并沒有把上述因素考慮在內，因此篩選出來的鎘低積累品種往往存在明顯的地域差異，甚至年度之間也存在顯著差異。在當前生產上，國內外還沒有任何一個水稻品種可廣泛用于鎘低積累稻米生產。

土壤中能夠被植物所吸收的鎘(有效態鎘)是影響水稻鎘吸收與積累的重要因素。因此，通過農藝栽培技術措施降低稻田土壤有效態鎘含量來降低稻米鎘積累是有其理論基礎的。故當前有關通過稻田肥水調控、土壤pH調控、土壤氧化還原電位調控等途徑降低稻米鎘積累的研究已在國內外廣泛開展。肥水調控就是通過合理的施肥和水分灌溉技術來降低稻田有效態鎘含量，其中長期淹水是比較有效的一條途徑，然長期淹水灌溉耗費大量灌溉水，這對水資源日益嚴峻的我國北方地區以及一些南方干旱地域或一些季節性缺水地域是不現實的，也不利于水稻生長，其利用價值十分有限。使用石灰提高土壤pH，降低稻田土壤有效態鎘含量也是一跳比較有效的技術路徑，但是該技術存在極大的弊端。在土壤pH值提高的同時，土壤中有效態鐵、鋅、錳、銅等金屬礦質營養元素含量大幅下降，嚴重損害水稻生長和影響稻米產量。而調控土壤氧化還原電位也只是當前的理論推測，在實際研究和生產中還沒有切實可行的方法。

據此，控制水稻重金屬鎘積累必須從水稻根系對土壤鎘的吸收、轉運代謝過程中加以解決。專利200710070666.4已經公開了利用土壤鎘可通過水稻根系的鐵吸收代謝途徑進入植株體內這一途徑，發明了通過土施螯合態亞鐵肥控制稻米鎘積累農藝技術措施，此方法施用的螯合態亞鐵肥用量相對偏大，成本偏高。近年來，研究發現了多種礦質金屬元素代謝途徑(細胞膜金屬轉運蛋白)都具有鎘的吸收和轉運功能，這也揭示出水稻重金屬鎘積累的控制有可能通過除土施螯合態亞鐵肥之外的其它途徑予以控制，但目前尚處于探索階段。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明根據水稻植株利用土壤錳元素機制的多樣性以及多種底物弱選擇性的金屬礦質元素吸收和轉運系統具有同時吸收和轉運錳、鎘的功能，并且這些弱選擇性金屬礦質元素吸收和轉運系統可被土壤中有效態錳所調控的原理，設計提供了一種控制稻米重金屬鎘積累的方法。