[发明专利]一种减轻重金属镉污染的水稻育种方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可有效减轻稻米中重金属镉污染的水稻育种方法，属于植物生物技术领域。

背景技术

水稻是我国最重要的粮食作物。然而，随着工业的迅速发展，受工业“三废”和农业活动自身的影响，我国稻田重金属污染问题日趋严重。有资料表明，目前我国受重金属污染的耕地面积已超过2000万公顷，稻田受重金属污染后，土壤中重金属被水稻吸收并在籽粒中积累，通过食物进入人体，不仅降低稻米的食用品质，还可能产生骨骼、肾脏疾病甚至引起癌症，严重威胁国人健康。

在稻田重金属污染中又以镉(Cd，Cadmium)污染最为严重，镉作为一种重金属元素，在冶金、塑料、电子等行业非常重要，使用广泛，它通过废水排入环境中，再通过灌溉进入食物，所以水稻是典型的“受害作物”。WHO(国际卫生组织)对镉安全标准上限的是每周每公斤体重7微克(mg)。这相当于一个60公斤(kg)的人，每天不超过60mg。镉成分严重超标的大米，简称为“镉大米”，自2010年以来，我国已曝光了3次影响恶劣的大批量镉大米事件，主要产自广东、湖南等南方稻区，其中2013年5月报道的“镉大米”事件中，大米中镉的含量最高达到每公斤1005mg，而我国农业部标准规定大米中的限量为0.2mg每公斤。

一般而言，镉在水稻各部位含量的顺序为：根>叶>谷粒>精米(即食用大米)，这是因为镉由根部运输到植株顶端需要经过许多细胞壁及细胞膜障碍。进一步研究证实在相同的镉浓度条件下种植不同品种间镉的积累存在显著差异，一般表现为籼稻>粳稻，水稻中镉积累能力的不同主要是由其自身吸收和转运差异引起的，受基因所控制，直到最近日本学者发现位于水稻第7染色体的OsHMA3(qGCd7，重金属三磷酸腺苷酶)基因的遗传差异可以解释籼稻Anjana Dhan和粳稻Nipponbare(日本晴)之间谷粒中85.6％的镉含量差异。OsHMA3对铅、锌等重金属的积累也有降低作用，但是对水稻发育所必需的氮离子、钾离子、钙离子的吸收不存在影响。

因此，在治理土壤及灌溉水中镉污染需要一个长年限周期和耗费大量人力物力的背景下，利用水稻品种自身的特性，改良水稻的基因基础，降低其镉等重金属的积累，是一种可减轻稻米中重金属污染的有效措施，培育镉积累低的水稻品种具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种能有效减轻稻米中重金属镉污染的水稻育种方法，更具体的说在于提供一种通过选育镉积累低水稻品种的方法，以达到降低重金属进入食物链的目的。

本发明一方面涉及一种减轻重金属镉污染的水稻育种方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)以如下引物为分子标记，以受体和供体的eDNA为模版进行PCR扩增，通过凝胶电泳检测扩增片段，如果产物是是279bp的DNA片段，则待测水稻的基因型为I型；如果DNA片段是258bp，则为II型；

引物序列前引物(5’-3’)：AGACCGGGACGATCACCA后引物(5'-3’)：CAATCCTGCAATAACCAAAGACATA

(2)以II型品种为受体，以I型品种为供体进行杂交得F₁，利用上述引物检测F₁的基因型，选择基因型杂合的单株；

(3)用目标F₁单株与II型品种进行回交，采用与步骤(2)相同的方法对回交后的单株进行基因型检测，筛选目标单株再作下一次回交，如此程序回交5代，即得到BC₅F₁代群体；

(4)筛选BC₅F₁代群体中的目标单株，进行自交，分单株收种，种植成BC₅F₂群体，采用与步骤(2)相同的方法对自交的群体进行单株检测，得到含有OsHMA3基因的纯系。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的方法还包括如下步骤：