基因型和水分条件对水稻Hg的吸收、积累和耐性的影响及机制

水稻对甲基汞(一种神经毒素)具有很强的积累能力，稻田汞污染影响着稻米的产量和品质，影响人类健康。目前尚未有一种廉价高效的修复方法适用于大面积受汞污染的稻田。现有结果显示，不同基因型水稻对汞的吸收有很大差异，厌氧环境有利于甲基汞的生成。这暗示可通过汞低积累基因型的选用和稻田水份管理来达成减少水稻对总汞/甲基汞(THg/MeHg)积累的目的。但目前相关研究, 尤其是机理的研究鲜有报道。本研究拟通过室内盆栽和田间实验比较不同基因型水稻对THg/MeHg的吸收、积累和耐性的差异，并从水稻的渗氧-铁膜，植物对MeHg的吸收、转运和体内形成能力的角度揭示这些差异形成的原因。研究水份条件对水稻THg/MeHg积累的影响以及所涉及的机理，评估基因型选择和水份条件的重要性。实验结果将为筛选和培养对THg/MeHg低积累、高耐性水稻基因型及减少稻米THg/MeHg含量的田间管理措施提供理论依据和方法。

本项目旨在研究水稻基因型和水份调控对水稻Hg/MeHg吸收、积累的影响及所涉及的机制。研究发现水稻对THg和MeHg的吸收、转运和耐性都存在显著的基因型差异，稻米对THg的吸收和谷粒的产量具有基因型稳定性；但稻米对MeHg的吸收更容易受到环境的影响。非淹水处理能显著降低水稻糙米中THg和MeHg含量，该条件下根际土中Hg的生物可利用性下降，SRB数量的降低以及Hg甲基化类群比例的降低，导致根际土中MeHg产量下降，使得植物对THg和MeHg的吸收、积累减少。同时，研究表明通过筛选（培育）特殊的水稻基因型以及采取合理的水份管理措施，能够在Hg污染严重的稻田中生产出安全健康的稻米。. 研究也发现土壤 TOC、Fe、Ni 和 K 浓度能显著影响水稻对 THg 的吸收；土壤 pH 能显著影响水稻对 MeHg 的吸收；土壤 Hg 污染程度是影响水稻吸收 THg 和 MeHg 的重要因素。随着水稻生长，茎叶中THg，MeHg含量和根中MeHg含量逐渐降低，而根和根表铁膜中THg含量逐渐升高。根系渗氧率，根表铁膜量都与水稻组织中THg含量呈显著负相关。Se添加能够增加稻米产量和TSe含量，降低THg和MeHg含量。Se处理能够影响水稻根系吸收动力学，诱导质外体屏障的发育，降低根际土中Hg的可利用性和MeHg的产生，从而使植物对THg、MeHg的吸收、积累减少。