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1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
一、课题意义
随着工业化和城市化的飞速发展，土壤重金属污染已成为不容忽视的突出环境问题。镉(cadmium, cd)污染是当今重金属污染中面积最广、危害最大的重金属元素之一。镉在电子，核工业，化工业，电镀工业均有广泛的运用，近年来随着工业废气，废液，固体垃圾的排放，大量镉进入环境,农业污染迅速加剧，农田土壤中有毒重金属含量急剧增加[1]。据环境保护部和国土资源部调查发现，2014年全国土壤镉总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%、1.1%[2]。镉还通过土壤污染农作物，影响作物生长，产量与品质形成；调查发现，我国镉污染农田面积已达到2 000万亩，每年生产的镉超标农产品大约14.6亿千克，其中水稻是受污染最严重的粮食作物之一，在我国一些地区，大米中的镉含量高达1-2 mg/kg，远远超过了国家标准(gb2762-2005)中规定的最大镉浓度值(0.2 mg/kg)[3]。
为了更加深入研究水稻作物对土壤中镉的积累与毒害耐性机理，本课题通过实验确定两种不同水稻镉积累量与镉耐性存在差异；通过转录组数据得到该两种水稻在镉胁迫下谷胱甘肽代谢途径存在显著性差异，因此，本课题围绕谷胱甘肽代谢途径测定不同镉胁迫条件下相关关键物质(半胱氨酸、谷胱甘肽和植物螯合素)含量、相关酶活性和基因表达量来分析两种水稻镉响应机制的差异，探究造成这两种水稻镉积累及耐性差异的关键因素，为筛选和培育污染—预防栽培品种提供理论基础。
2. 研究的基本内容和问题
一、研究目标
不同品种水稻根系中谷胱甘肽代谢途径对镉胁迫具有不同的响应情况，因此本课题研究两种不同镉积累型水稻在镉胁迫下谷胱甘肽代谢途径的差异，主要从水稻根中谷胱甘肽途径相关酶酶活及基因表达量的变化着手来探究造成该差异的原因，从而说明谷胱甘肽代谢途径对不同水稻镉吸收、转运、积累及耐性的影响。
二、研究内容
3. 研究的方法与方案
一、研究方法与方案
（1）试验材料培养条件
选取籽粒饱满的水稻种子，用75％乙醇消毒1min；10％次氯酸钠消毒10min，无菌水清洗5-7次后用水浸种10h，随后置于附有滤纸的大号培养皿中35℃、黑暗、催芽4d，种子发芽后选取大小均一的种子种于96孔板中，用育苗杯于无光、 30℃、黄化4天，使所有水稻长势一致后，调整光照培养箱的参数(光周期为14/10 h、光强为200 μmolm-2s-1、温度为30℃/25℃、湿度为80%)培育至水稻两片叶后可用于幼苗实验。
4. 研究创新点
本实验着眼于不同品种水稻镉耐性及积累的差异，通过表观，酶活力，植物螯合肽含量，谷胱甘肽基因表达量多种方面测定了不同品种水稻镉胁迫响应的区别，为筛选和选育耐镉及低镉积累品种水稻提供依据。
5. 研究计划与进展
2018.10-2018.12：查找资料，确定选题，制定实验计划，联系实验仪器，准备实验材料，完成开题报告。
2019.1-2019.2：种植水稻，测定测定两种水稻地上部与根中镉积累量；测定水稻根长、地上部长度；测定处理后水稻根系活力。
2019.3-2019.4：镉处理水稻，测定根中半胱氨酸、谷胱甘肽及植物螯合肽含量，测定谷胱甘肽代谢中关键酶活性包括：γ-谷氨酸半胱氨酸合成酶 (γ-ecs)；谷胱甘肽合成酶(gsh-s)；植物螯合肽合成酶(pcs)。
