小麥籽粒鎘積累差異評價

明毅，張錫洲，余海英

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小麥籽粒鎘積累差異評價

明毅，張錫洲，余海英

（四川農業大學資源學院，成都 611130）

【目的】篩選小麥低鎘（cadmium，Cd）積累材料不僅使受Cd污染農田得到安全利用，還可為其遺傳特性的探究提供材料。【方法】以139份小麥材料為研究對象，分別于2014—2015年和2015—2016年在土壤重金屬Cd重度污染條件下連續開展2期大田試驗，以小麥籽粒Cd含量為指標對各年份種植相同的139小麥材料進行籽粒Cd積累差異評價，以獲取籽粒具有Cd低積累特性的小麥材料。通過土培試驗，進一步探討籽粒Cd低積累型小麥材料在土壤重金屬Cd重度污染條件下籽粒部位對Cd的積累差異與產量特征，并結合籽粒Cd含量和籽粒產量，進行聚類分析，以獲得籽粒Cd含量低且產量較高的優勢小麥材料，進而對比分析其與籽粒Cd高積累型材料各器官對Cd的積累轉移差異，明晰籽粒Cd低積累型材料籽粒Cd含量低的原因。【結果】在2014—2015年和2015—2016年大田試驗條件下，139份小麥材料籽粒Cd含量范圍、變異系數分別為0.002—0.271 mg·kg-1DW-1、63.097%和0.095—0.343 mg·kg-1DW-1、24.960%，小麥材料間籽粒Cd含量差異明顯。以籽粒Cd含量為聚類分析指標，綜合得到2年試驗中籽粒對Cd積累類型相同的小麥材料，12N551（M033）、濟麥22（M059）、蜀麥375（M075）、中梁22（M079）、30389（M092）、B7094（M094）、ML2652（M114）、G219-24（M116）、77782（M121）、南農Ozy23（M123）、省C90097（M124）、Pm99915-1（M126）、南農02y393（M127）、省CXK027-4（M129）、02Y23（M131）、良麥2號（M139）16份小麥材料籽粒具有低Cd積累的特性，且在年際間具備較好的重現性或穩定性。土培條件下，16份籽粒Cd低積累型小麥材料籽粒Cd含量和產量均差異明顯，在1或4 mg·kg-1Cd水平下，其籽粒Cd含量、籽粒產量變幅分別為0.286—0.910 mg·kg-1、3.199—7.716 g·plant-1和0.881—1.381 mg·kg-1、3.075—8.252 g·plant-1，籽粒Cd含量、籽粒產量變異系數分別為33.706%、24.044%和12.276%、30.351%，以其籽粒Cd含量、籽粒產量為聚類指標，獲得籽粒Cd含量低且產量較高的優勢材料12N551（M033）、中梁22（M079）、G219-24（M116）與良麥2號（M139）。與Cd高積累型材料抗銹3816（M060）、射1136（M073）相比，12N551（M033）、中梁22（M079）、G219-24（M116）良麥2號（M139）同一器官（根、莖葉或籽粒）Cd含量在4 mg·kg-1Cd水平下均顯著高于1 mg·kg-1Cd水平。在1或4 mg·kg-1Cd水平下，籽粒Cd低積累型小麥材料12N551（M033）、中梁22（M079）、G219-24（M116）與良麥2號（M139）籽粒Cd含量均顯著低于籽粒Cd高積累型材料抗銹3816（M060）、射1136（M073），其對Cd的轉移能力較低，進而使籽粒Cd含量較低。【結論】綜合大田試驗和土培試驗結果，12N551（M033）、中梁22（M079）、G219-24（M116）和良麥2號（M139）具有籽粒Cd含量低且產量較高的優勢，且在不同年際間、不同試驗方式下籽粒Cd積累穩定性較好，具備可用于中輕度Cd污染農田種植的潛力，可作為小麥籽粒Cd低積累遺傳特性的研究材料。

小麥；Cd；Cd低積累型材料；差異評價；轉移系數

0 引言

【研究意義】現代工農業快速發展過程中，工業“三廢”排放量不斷增加，導致農田土壤Cd污染日益嚴重，Cd可以通過土壤轉移積累到作物的可食部位，降低糧食品質，進而威脅人體健康[1-2]。尋找合適可行的途徑以減少作物可食部位Cd積累量，保證糧食安全已成為環境科學關注的熱點[3]。【前人研究進展】國際食品法典委員會于2013年提出的《食品污染物法典》（CCCF）規定小麥籽粒Cd含量不得超出0.2 mg·kg-1，以保證食用安全[1,3]，而中國規定谷物及其制品中Cd含量不得超過0.1 mg·kg-1[4]。目前，降低農田土壤Cd污染風險，減少糧食中Cd含量的途徑主要有2條：一是從土壤角度出發，采用物理或化學修復方式，主要包括客土法和添加外源物質，以減少土壤中Cd含量或者鈍化土壤中Cd活性，進而降低糧食中Cd含量；二是從農作物的角度，篩選可食部位具有Cd低積累特性的作物在污染土壤上推廣種植，以減小土壤Cd污染對糧食安全的威脅[3,5-7]。然而，前者由于在實際生產中成本較高，治理耗時長、難以大面積推廣應用[1,7]。已有報道提出篩選和培育Cd低積累品種的概念，其主要是基于植物種類或種間對Cd的吸收積累差異獲得Cd低積累品種，即使在Cd污染的農田土壤上，Cd低積累品種體內Cd含量也可保持在較低積累水平以保證安全生產與消費[3]。諸多學者以不同評價指標對Cd低積累材料進行篩選研究，得到了包括水稻[8]、大豆[9]、白菜[10]等對Cd具有低積累特性的材料，篩選Cd低積累型材料在一定程度上可有效應對農田土壤Cd污染對糧食安全構成的威脅[11]。【本研究切入點】小麥作為中國僅次于水稻的第二大谷類作物，其品種多、基因型差異大[2]。已有學者在大田試驗中篩選小麥Cd低積累材料[11]，孫洪欣等[12]開展田間試驗綜合評價了小麥產量、富集系數、轉運系數等指標，獲得了籽粒Cd、Pb含量低且高產的潛力品種。有研究指出，籽粒Cd含量或產量易受到外界環境多種因素的影響，諸多研究采用一年試驗或單一培養方式對籽粒Cd低積累小麥進行篩選，缺乏不同年份或不同試驗條件的綜合對比分析[12-13]，難以反映小麥籽粒Cd低積累的穩定狀況。【擬解決的關鍵問題】本研究以大田試驗和土培試驗相結合的方式，選用來源廣泛的139份小麥材料，進行籽粒Cd低積累型小麥材料篩選，并對其Cd積累與轉移差異進行研究，以獲取具有穩定的籽粒Cd低積累特性的小麥材料，為安全利用受Cd污染農田和進一步研究Cd低積累遺傳特性提供材料。

1 材料與方法

1.1 大田試驗

試驗于2014—2015年和2015—2016年在成都平原某市進行，試驗地屬中緯度亞熱帶濕潤氣候，平均海拔507 m，年平均氣溫15.2℃。土壤類型為水稻土，常年水稻-小麥輪作。2014—2015年和2015—2016年土壤全Cd、有效Cd含量、土壤pH分別為3.18 mg·kg-1、0.30 mg·kg-1、6.69和3.51 mg·kg-1、0.36 mg·kg-1、6.60，屬Cd重度污染土壤[14-15]。供試139份小麥材料由四川農業大學小麥研究所提供，材料編號為M001—M139（電子附表1）。

1.2 土培試驗

供試作物：大田試驗篩選得到的18份小麥材料。

供試土壤：灰潮土，采自都江堰市蒲陽鎮雙柏村，其基本理化性質為有機質22.4 g·kg-1、全氮0.54 g·kg-1、堿解氮63 mg·kg-1、有效磷14.5 mg·kg-1、速效鉀65 mg·kg-1，pH6.95，土壤Cd含量未檢測出。

供試肥料：尿素（含N 35%）、磷酸二氫鉀（含P2O552%、K2O 34%）、硫酸鉀（含K2O 54%）均為分析純試劑。

試驗于2016年11月—2017年6月在四川農業大學教學科研園區有防雨設施的網室中進行。

1.3 試驗設計與處理

大田試驗：將田塊劃分為139個1.5 m×0.6 m的試驗小區，小區之間設30 cm的間隔區。每年均種植139份小麥材料，選取籽粒飽滿的種子，隨機種植于139個小區，每份材料種植3行，行距10 cm，株距10 cm，田塊四周種植保護行。水肥管理和病蟲害防治同當地常規小麥栽培管理方式。

土培試驗：設Cd濃度分別為0（CK）、1（Cd1）和4 mg·kg-1（Cd4）3個水平。氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）肥用量分別為200、150和150 mg·kg-1。每個處理重復3次，共162盆，完全隨機排列。供試土壤風干后，壓碎，過篩混勻，每盆（12 L）裝土10 kg。Cd以CdCl2·2.5H2O（分析純）添加，以溶液形式施入土壤，充分混勻后陳化4周待用[16]，陳化后測定Cd1和Cd4條件下土壤Cd有效量分別為0.63和2.55 mg·kg-1。種子經消毒、催芽后，選擇長勢一致的3株幼苗定植于盆中。移栽前將氮肥、磷肥和鉀肥作為基肥以水溶液形式施入土壤。自然光照，常規水肥管理。

1.4 樣品采集與制備

大田試驗：于成熟期采集小麥穗部，每個小區內隨機采集長勢一致的30穗混為一個樣。自然風干后，人工脫粒（去掉潁殼），籽粒烘干至恒重，粉碎裝袋備用。各期試驗均于小麥種植前，按照五點法采集土壤，自然風干，去除雜質，研磨過篩后裝袋備用，以測定土壤全Cd含量與有效Cd含量。

土培試驗：于成熟期采集植株根、莖葉和穗，每盆3株混合為一個樣，共3個重復。將樣品先用清水沖洗干凈，根系于20 mmol L-1EDTA-Na2浸泡15 min，以去除根系表面附著的Cd離子，再經去離子水潤洗，吸水紙擦干。105℃殺青，75℃烘干至恒重。人工脫粒并考種，樣品稱重后粉碎裝袋備用。

1.5 測定項目與方法

土壤基本理化性質采用常規分析方法[17]；植株Cd含量采用HNO3-HClO4（v﹕v，5﹕1）進行消化；土壤全Cd含量采用HNO3-HClO4-HF（v﹕v﹕v，5﹕1﹕1）消化，土壤有效Cd含量采用二乙基三胺五乙酸（DTPA）浸提；原子吸收光譜儀（PinAAcle 900T，Perkin Elmer，USA）測定[18]。

1.6 數據處理與分析

轉移系數（translocation factor，TF）：TF籽粒/莖葉＝籽粒Cd含量/莖葉Cd含量；TF莖葉/根＝莖葉Cd含量/根Cd含量[3-4]；

采用DPS(11.0)進行統計分析，選擇LSD法進行多重比較，圖表制作采用Microsoft Excel 2013和Origin 9.0。

2 結果

2.1 小麥籽粒Cd含量差異評價

2.1.1 小麥籽粒Cd含量變化特征 對供試小麥的籽粒Cd含量分析發現（表1），在2年大田試驗中，2014—2015年各小麥籽粒Cd含量變幅為0.002—0.271 mg·kg-1DW-1（=63.097%），均值為0.067 mg·kg-1DW-1，而2015—2016年各小麥籽粒Cd含量變幅為0.095—0.343 mg·kg-1DW-1（=24.960%），其均值為0.193 mg·kg-1DW-1。139份小麥籽粒Cd含量差異明顯且變異系數較大，具備對不同小麥材料進行差異性評價的基礎條件。

2.1.2 小麥籽粒Cd含量聚類分析 以籽粒Cd含量為評價指標，采用離差平方和法對2014—2015年和2015—2016年種植均相同的139份供試小麥籽粒Cd含量分別進行聚類分析（圖1），當歐氏距離分別為0.97和1.18時，將各年份間的139份小麥均劃分為Cd低積累型材料、Cd中積累型材料和Cd高積累型材料。根據2年大田試驗劃分結果，將供試小麥籽粒Cd含量在2年試驗均表現一致的同類型材料作為目標材料，獲得小麥籽粒Cd低積累型材料16份，Cd中積累型材料28份和Cd高積累型材料2份，由表2可知，Cd低積累型小麥材料其籽粒Cd含量變幅于2014—2015與2015—2016年分別為0.010—0.055 mg·kg-1和0.095—0.167 mg·kg-1，在當年大田試驗中，均低于其他兩類型材料。

表1 小麥籽粒Cd含量差異統計

表2 2014-2016不同Cd積累類型代表材料編號及其Cd含量變化

2.2 Cd低積累型小麥籽粒Cd含量與產量變化特征

依據大田試驗結果，對Cd低積累型小麥進行土培種植，探討其在不同Cd水平下的籽粒Cd含量和產量差異（表3）。在1和4 mg·kg-1Cd水平下，小麥籽粒Cd含量變幅分別為0.286—0.910 mg·kg-1（= 33.706%）和0.881—1.381 mg·kg-1（=12.276%），均值分別為0.502和1.117 mg·kg-1。與對照相比，在1 mg·kg-1Cd水平下，小麥籽粒產量變幅為3.199—7.716 g·plant-1（=24.044%），均值為5.554 g·plant-1，而在4 mg·kg-1Cd水平下，小麥籽粒產量變幅為3.075—8.252 g·plant-1（=30.351%），均值為5.632 g·plant-1。Cd低積累型材料間籽粒Cd含量與籽粒產量差異明顯。

圖1 139份小麥材料籽粒Cd含量聚類分析

表3 不同Cd水平下Cd低積累型材料籽粒Cd含量與籽粒產量差異統計

“-”表示未檢測出 "-" means not detected

為獲得籽粒Cd含量低且籽粒產量高的小麥材料，以籽粒Cd含量和籽粒產量為評價指標，對Cd低積累型小麥進行聚類分析（圖2）。在1和4 mg·kg-1Cd水平下，當籽粒Cd含量、籽粒產量的歐氏距離分別為0.66、7.05和0.70、7.25時，將Cd低積累型小麥按籽粒Cd含量和籽粒產量高、低進行劃分，以獲得籽粒Cd含量低且高產的優勢材料。依據圖2可發現材料12N551（M033）、中梁22（M079）、G219-24 （M116）和良麥2號（M139）在1和4 mg·kg-1Cd水平下均具有籽粒Cd含量低且高產的優勢。在大田試驗條件下，材料12N551（M033）、中梁22（M079）、G219-24（M116）和良麥2號（M139）于2014—2015年和2015—2016年其籽粒Cd含量分別為0.044、0.037、0.023和0.026 mg·kg-1及0.160、0.143、0.166和0.141 mg·kg-1，均屬于當年籽粒Cd含量低積累型且無明顯差異；在土培條件下，1和4 mg·kg-1Cd水平時，其籽粒Cd含量分別為0.421、0.457、0.415和0.367 mg·kg-1及1.028、0.887、1.118和1.028 mg·kg-1，同一水平下，均屬于籽粒Cd含量低積累型。對比分析可知，材料12N551（M033）、中梁22（M079）、G219-24（M116）和良麥2號（M139）籽粒Cd含量盡管在不同條件下（不同年份、不同培養方式、不同Cd水平）存在差異，但在相同條件下均屬Cd積累較低類型材料，具有穩定的Cd低積累特性，且在年際間具有較好的重現性。由此，著重對Cd低積累型材料12N551（M033）、中梁22（079）、G219-24（M116）、良麥2號（M139）和Cd高積累型材料抗銹3816（M060）、射1136（M073）作進一步對比分析。

a：Cd低積累型小麥籽粒Cd含量聚類分析；b：Cd低積累型小麥籽粒產量聚類分析

2.3 兩類型小麥材料對 Cd 的積累與轉移差異

由表4可知，在同一Cd水平下，同一材料各器官Cd含量均表現為根＞莖葉＞籽粒，同一器官（根、莖葉或籽粒）Cd含量在4 mg·kg-1Cd水平下顯著高于 1 mg·kg-1Cd水平。在1和4 mg·kg-1Cd水平下，Cd低積累型材料籽粒Cd含量均顯著低于Cd高積累型材料，而其他部位Cd含量均差異不顯著，兩類型材料Cd從莖葉轉移到籽粒的過程受到的阻滯程度不同。

轉移系數（TF）可反映Cd從小麥根部到莖 葉進而轉移至籽粒的強弱程度。分析表5可知，在1 mg·kg-1Cd水平下，Cd低積累型材料的TF籽粒/莖葉均顯著低于Cd高積累型材料，而TF莖葉/根差異不顯著；隨著Cd水平升至4 mg·kg-1Cd水平，Cd低積累型材料的TF籽粒/莖葉均顯著低于Cd高積累型材料抗銹3816（M060），但與射1136（M073）差異不顯著，而兩類型材料TF莖葉/根差異不明顯，Cd低積累型材料Cd從莖葉到籽粒的轉移能力弱于Cd高積累型材料，可將更多的Cd滯留在根或莖葉部位，以減少籽粒中的Cd積累。

表4 不同Cd水平下兩類材料不同器官 Cd 含量差異

表中數據為平均值±標準差。不同下標小寫字母表示不同小麥材料間差異達0.05顯著水平，不同上標小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平。下同

The data in the table is the mean values±. Different lower case letters indicate that the difference between different wheat materials reaches 0.05 level. Different upper letters indicate a significant difference at 0.05 level. The same as below

表5 不同Cd水平下兩類型材料對Cd的轉運差異

3 討論

3.1 不同小麥材料籽粒對Cd的積累差異

植物對Cd的吸收積累除受到遺傳因素控制外還易受到外界環境的影響，土壤中Cd含量及有效性、土壤 pH、有機碳、施肥措施等環境因素均在不同程度上影響著植物中Cd含量，且不同植物或同一植物不同品種的Cd含量存在顯著差異[18-20]。孫洪欣等[12]通過田間試驗研究10個小麥品種，結果表明，籽粒Cd積累存在明顯差異。本研究中，在2期大田試驗條件下，139份小麥籽粒Cd含量差異明顯，變幅分別為0.002—0.271 mg·kg-1和0.095—0.343 mg·kg-1，且小麥籽粒Cd含量存在年際差異。可見不同小麥除受自身遺傳差異影響外，不同年份外界環境對各小麥籽粒Cd含量影響也較大。從這一角度上出發，篩選具有穩定Cd低積累特性的小麥材料推廣應用勢在必行。

3.2 籽粒Cd低積累型小麥材料的評價及篩選

Cd低積累型作物的篩選和培育作為Cd污染土壤可持續安全生產的一條經濟、有效途徑[21]，已成為安全利用受重金屬污染耕地的一種重要手段[22]，Cd低積累型作物的評價基本采用籽粒Cd含量、轉移系數或富集系數等對材料進行初步聚類分析以確定材料的類型劃分或優勢[11]，為對作物做出合理的評價和篩選，評價指標的選擇尤為重要，選擇作物吸收Cd的可食部位或關鍵指標進行評價，可較好地體現材料間Cd吸收積累的差異[2,19]。張錫洲等對145份水稻親本材料Cd耐性及Cd積累進行評價，得到15份Cd低積累型水稻材料[7]。本研究以籽粒Cd含量為評價指標對139份小麥進行不同積累類型材料的劃分與篩選，獲得了16份Cd低積累型材料。在2期大田試驗條件下，Cd低積累型材料籽粒Cd含量均未超出《食品污染物法典》（CCCF）規定的0.2 mg kg-1水平，按照中國對谷物規定的0.1 mg kg-1Cd限量水平，16份Cd低積累型材料籽粒Cd含量在2014—2015年均符合安全標準，2015—2016年存在部分材料籽粒Cd含量超過國家標準的情況，其可能是受到田間土壤Cd含量變化的影響，但與當年其他材料相比，Cd低積累型材料籽粒Cd含量仍可維持在較低水平，具有籽粒對Cd低積累的特性。大田試驗為小麥評價篩選提供了實際生產中的外界環境，但也易受到諸如降水、大氣沉降、灌溉水、施肥管理措施等不可控因素的影響[1,6,23-24]。為減少外界環境影響因素，進一步探討Cd低積累型材料對Cd積累轉移能力，以土培方式對比分析了Cd低積累型與Cd高積累型材料對Cd的轉移積累差異。

3.3 籽粒Cd低積累型小麥對Cd的轉移積累特征

Cd作為植物生長的非必需元素，它不參與植物的結構和代謝活動，但具有很強的生物毒性，植株體內過量積累Cd將受到嚴重的毒害[25]，如抑制生長、阻礙養分吸收、降低植物光合速率和呼吸作用、使碳水化合物代謝失調、植物代謝紊亂從而降低植株生物量或產量[26-27]。本研究，與對照相比，隨著Cd濃度的增加，Cd低積累型材料籽粒產量均差異明顯，材料12N551（M033）、中梁22（079）、G219-24（M116）、良麥2號（M139）較其他低積累材料具有更好的籽粒產量。在同一Cd水平下，各器官Cd含量由高到低依次為根、莖葉和籽粒，植物吸收Cd之后，大部分Cd被積累在根部[28-29]，植物對Cd的積累分配由根部特性決定，且存在品種間差異，小麥莖葉中Cd的重新分配也對籽粒中Cd的積累影響較大[22]。在2個Cd水平下，Cd低積累型材料籽粒Cd含量顯著低于Cd高積累型材料，其根、莖葉Cd含量均差異不顯著，說明Cd不易進入到Cd低積累型材料的籽粒部位，向籽粒轉移積累較少。有學者提出水稻糙米中的Cd主要來源于其他器官的轉移[5]，在同一Cd水平下，Cd低積累型材料的TF籽粒/莖葉均顯著低于Cd高積累型材料，而TF莖葉/根差異不明顯，Cd低積累型材料莖葉到籽粒對Cd的轉移積累過程與Cd高積累型材料存在差異。籽粒Cd積累主要受莖葉向籽粒運輸過程的控制[25,30]，Cd低積累型材料Cd的轉移能力弱于Cd高積累型材料，不易將Cd轉移至籽粒部位，使籽粒部位Cd積累更少。有研究指出，水稻中90%的Cd經由韌皮部到達籽粒部位，韌皮部對水稻籽粒Cd積累具有重要的作用[31]，同時提出，莖節可定向調控運輸到籽粒部位的Cd，進而影響穗中Cd積累[31-33]，Cd從營養器官向生殖器官的轉移決定了籽粒的Cd含量，主要是受到某些基因對于其Cd吸收能力的調控[5,11,31]，如在水稻可調控Cd離子穿過凱氏帶進入木質部維管柱，該基因突變體可減少根部對Cd離子的吸收，進而降低莖葉和籽粒中的Cd含量[34]。由此推測，兩類材料間莖葉到籽粒轉移的過程導致的籽粒Cd含量差異，一方面可能是由于兩類材料韌皮部的運輸或莖節的調控差異所致，另一方面也可能是受到作物自身控制Cd的遺傳基因的差異所致。

4 結論

大田試驗條件下，139份小麥材料籽粒Cd含量差異明顯，材料12N551、中梁22、G219-24、良麥2號等16份小麥材料具有Cd低積累特性；在1和4 mg·kg-1Cd土培條件下，Cd低積累型材料莖葉到籽粒Cd轉移能力較弱，籽粒Cd積累較少。材料12N551、中梁22、G219-24、良麥2號表現出籽粒Cd含量低且籽粒產量高的優勢，具備可用于中輕度Cd污染農田種植的潛力，可作為小麥Cd低積累遺傳特性的研究材料。

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（責任編輯 李莉）

The evaluation of Cd accumulation in grains of different wheat materials

MING Yi, ZHANG XiZhou, YU HaiYing

(College of Resources, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130)

【Objective】The screening of the low-Cd accumulation genotypes for wheat not only benefits for the safe production of Cd-contaminated agricultural soils, but also provides breeding materials for the study of hereditary characteristics of wheat. 【Method】In this study, 139 wheat lines were considered to be the research objectives and two consecutive field trials were carried out under Cd heavy pollution in soilin 2014-2015 and 2015-2016. Cd concentrations in grains of the 139 wheat lines for the two field trials were evaluated to investigate Cd accumulation difference among the 139 wheat lines, so as to obtain wheat lines with the characteristics of low-Cd accumulation in grains. Followly, the characteristics of Cd accumulation and yield of the low-Cd accumulation wheat materials were explored under Cd heavy pollution in soil by a pot experiment. With the index of Cd concentration in grain and grain yield, cluster analysis was also carried out to obtain superior wheat lines with low-Cd accumulation and high yield. The difference of Cd accumulation and translocation in organs between the two wheat lines was analyzed to get further understanding of the mechanisms of low-Cd accumulation in grains of the low-Cd accumulation wheat lines.【Result】For the two field experiments in 2014-2015 and 2015-2016, the range and coefficient of variation () of Cd concentrations in grains of the 139 wheat materials were 0.002-0.271 mg·kg-1DW-1, 63.097% and 0.095-0.343 mg·kg-1DW-1, 24.960%, respectively. There was a significant difference for Cd concentrations in grains among the 139 wheat materials. According to the cluster analysis, 16 low-Cd accumulation wheat lines were obtained for the two field experiments, including 12N551 (M033), JIMAI22 (M059), SHUMAI375 (M075), ZHONGLIANG22 (M079), 30389 (M092), B7094 (M094), ML2652 (M114), G219-24 (M116), 77782 (M121), NANNONGOzy23 (M123), SHENGC90097 (M124), Pm99915-1 (M126), NANNONG02y39 (M127), SHENGCXK027-4 (M129), 02Y23 (M131) and LIANGMAI No.2 (M139). For the pot experiment, significant difference for Cd concentrations in grains and grain yield among the 16 low-Cd accumulation wheat lines was observed. Cd concentrations in grains and grain yield among the 16 low-Cd accumulation wheat lines ranged from 0.286-0.910 mg·kg-1, 3.199-7.716 g·plant-1and 0.881-1.381 mg·kg-1, 3.075-8.252 g·plant-1, respectively. when exposed to 1 mg·kg-1and 4 mg·kg-1Cd, Theof Cd concentrations in grains and grain yield among the 16 low-Cd accumulation wheat lines was 33.706%, 24.044% and 12.276%, 12.276%, respectively. Then, the dominant wheat materials (12N551 (M033), ZHONGLIANG22 (M079), G219-24 (M116) and LIANGMAI No. 2 (M139) ) with low–Cd content and high yield were obtained according to the cluster analysis. Compared with the high-Cd accumulative materials (KANGXIU3816 (M060) and SHE1136 (M073)), Cd concentrations in different organs of the low-Cd accumulation wheat lines (12N551 (M033), ZHONGLIANG22 (M079), G219-24 (M116) and LIANGMAI No. 2 (M139) ) exposed to 4 mg·kg-1Cd were significantly higher than those exposed to 1 mg·kg-1Cd. Cd concentrations in grains of the low-Cd accumulation wheat lines (12N551 (M033), ZHONGLIANG22 (M079), G219-24 (M116) and LIANGMAI No. 2 (M139) ) were significantly lower than the high-Cd accumulation wheat lines(KANGXIU3816 (M060),SHE1136 (M073)). The low-Cd accumulation wheat lines presented lower Cd translocation from straws to grains and therefore lower Cd accumulation in grains. 【Conclusion】 According to the two-year field experiments and pot experiment, (12N551 (M033), ZHONGLIANG22 (M079), G219-24 (M116) and LIANGMAI No. 2 (M139)) showed lower Cd accumulation and greater grain yield in grains under different experimental conditions of field and pot experiments in 2014-2017, thus could be considered to be ideal candidates for the cultivation in the moderate Cd-contaminated agricultural soils and also providing materials for the study of genetic characteristics of the low Cd accumulation in grains.

wheat; Cd; low-Cd accumulation material; difference evaluation; translocation factor

2018-06-07；

2018-08-08

國家“十二五”科技支撐計劃（2015BAD05B01）、四川省重點研發項目（2017SZ0188, 2017SZ0198, 2018SZ0326）

明毅，Tel：18380445140；E-mail：m864346198@163.com。

張錫洲，E-mail：zhangxzhou@163.com