目的和意義1.1背景現狀我國耕地土壤環境總體狀況不容樂觀，局部地區鎘等重金屬污染問題尤為突出，危害農產品質量與安全。水稻作為我國主要糧食作物，具有較強的吸收和累積鎘元素的能力。近年來，“鎘大米”等農產品安全事件的頻發，不僅嚴重影響農業的可持續發展，也威脅著人民群眾的身體健康，成為社會廣泛關注的焦點。治理稻田重金屬污染是落實《土壤污染防治行動計劃》（簡稱“土十條”），保障國家糧食安全的重要行動之一。篩選和培育籽粒鎘低積累水稻品種，是中低鎘污染農田安全生產的有效措施。水稻品種繁多，鎘積累能力的差異可達數十倍。通過田間試驗，從眾多品種中篩選出低鎘積累水稻品種是當前的主要手段，但由于土壤性質、水分管理、種植方式及環境因素的影響，籽粒鎘含量變化大。為篩選穩定鎘低積累的水稻品種，需進行多年、多點重復篩選及田間驗證。因此，提高篩選準確性并對品種鎘積累能力進行等級評定，是鎘低積累水稻品種篩選工作的關鍵所在。1.2標準制定必要性目前，江蘇省尚未發布鎘低積累作物品種選育與鑒定相關的地方標準。現有的江蘇省地方標準《受污染耕地安全利用與治理修復技術指南（DB32/T4231-2022）》僅簡要推薦了一些適宜江蘇種植的重金屬相對低積累作物品種，但對品種篩選條件、積累特性及穩定性等關鍵指標缺乏詳細說明。國家近年來出臺了一些標準，如《受污染耕地治理與修復導則(NY/T3499-2019)》和《輕中度污染耕地安全利用與治理修復推薦技術目錄(2019年版)》(農辦科〔2019〕14號)，僅簡要敘述了鎘低積累品種單一及綜合技術的適用范圍和使用方法，缺乏對于鎘低積累水稻品種內涵的系統界定，缺少鎘低積累水稻品種鎘含量、基因型以及穩定性等指標的界定標準及其評價方法。因此，急需制定指導性文件，規范鎘低積累作物品種篩選技術，彌補現有標準的不足。本標準以規范化、標準化、高效化為目標，從鎘低積累水稻品種的推廣應用角度出發，旨在解決篩選和評價方法不統一導致的降鎘效果不足、穩定性差等問題，建立標準化的篩選體系，指導鎘低積累水稻品種推廣。1.3標準制定可行性項目主持及參與單位長期從事生產技術指導與管理、科研教學及咨詢等工作，牽頭及參與編制我國農用地土壤環境質量、技術指南等國家、地方標準，具有豐富的標準制定經驗，可保證本項目順利完成。項目牽頭單位之一南京農業大學是一所以農業和生命科學為優勢和特色，農、理、經、管、工、文、法學多學科協調發展的教育部直屬全國重點大學，擁有農學院、資源與環境科學學院等20個學院（部）。南京農業大學擁有一級學科國家重點學科4個，二級學科國家重點學科3個，國家重點培育學科1個。在第四輪全國一級學科評估中，作物學、農業資源與環境、植物保護、農林經濟管理4個學科獲評A+，公共管理、食品科學與工程、園藝學3個學科獲評A類。在第五輪全國一級學科評估中，取得了優異成績。有10個學科進入江蘇高校優勢學科建設工程。農業科學、植物學與動物學、環境生態學、生物與生物化學、工程學、微生物學、分子生物與遺傳學、化學、藥理學與毒理學、社會科學總論、臨床醫學、地球科學、計算機科學等13個學科領域進入ESI學科排名全球前1%，植物學與動物學、農業科學、環境生態學3個學科進入1‰，其中植物學與動物學、農業科學進入前1?，躋身世界頂尖學科行列。科研實力雄厚江蘇省耕地質量與農業環境保護站為江蘇省農業農村廳直屬事業單位，負責擬訂全省耕地、永久基本農田及高標準農田質量建設規劃、政策，并指導實施；指導全省農業系統開展科學施肥、耕地質量監測與建設、農田土壤污染調查評價、安全利用和預警體系建設，參與多項國家、行業、地方等多項標準，項目經費有保障。參與單位中科院南京土壤研究所等單位擁有多名中國工程院院士、研究員，形成以知名專家為引領、各領域科研骨干為依托、青年科技人員為主體的創新人才隊伍。項目團隊人員由博士、碩士組成，項目投入人員不少于10人，多人具有國家相關標準編制經驗，為標準制定提供人才和技術保障。任務來源本標準是規范鎘低積累水稻品種篩選技術體系，構建標準化、規范化的篩選流程，指導鎘低積累優質品種的推廣應用，為江蘇省乃至我國受污染耕地的可持續安全利用提供技術支撐。由江蘇省農業農村廳提出，項目名稱為《水稻鎘穩定低積累品種篩選和鑒定技術規范》，立項通知文件為《省市場監管局關于下達2023年度江蘇省地方標準項目計劃的通知》（蘇市監標〔2023〕173號），項目序號為120。編制過程3.1收集資料（2023年1月至2月）收集了11個相關標準，包括：《標準化工作導則（GB/T1.1）》、《食品安全國家標準食品中污染物限量（GB2762）》、《食品安全國家標準食品中鎘的測定（GB5009.15）》、《轉基因植物及其產品檢測DNA提取和純化（NY/T674）》、《水稻生產的土壤鎘、鉛、鉻、汞、砷安全閾值（GB/T36869）》、《農作物品種區域試驗技術規范水稻（NY/T1300）》、《水稻品種田間試驗記載規范（DB32/T1124）》、《雜交水稻種子真實性和純度鑒定SSR分子標記法（DB43/T860）》、《水稻品種鎘積累特性大田驗證試驗技術規程（HNZ218）》、《水稻品種鎘積累特性多點篩選試驗技術規程（HNZ219）》和《受污染耕地安全利用與治理修復技術指南（DB32/T4231）》。同時收集了國家及地方發布的相關法律法規，包括：《標準化法》、《標準化法實施條例》和《輕中度污染耕地安全利用與治理修復推薦技術目錄(2019年版)》(農辦科〔2019〕14號)等。并整理了有關鎘低積累作物品種、種質篩選和鑒定相關的科研論文、專利及田間試驗成果等。3.2組織申報（2023年3月至4月）由項目組填寫《江蘇省地方標準項目建議書》，起草標準草案，并提交省市場監督管理局審批。3.3標準立項（2023年5月至8月）省市場監督管理局正式下達2023年度江蘇省地方標準項目計劃，本項目正式立項。3.4標準編制（2023年9月至2024年8月）遵照GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分標準的結構和編寫》的相關規定，以及農產品質量安全檢測機構考核現場評審工作的相關要求，起草標準文本。3.5意見征求（2024年9月至11月）向有關行政主管部門、企業事業單位、社會團體、消費者組織及教育、科研機構等廣泛征求意見。同時，通過標準化行政主管部門門戶網站向社會公開征求意見，公開征求意見的期限不少于30日。主要內容技術指標確立4.1基本原則水稻品種鎘低積累的穩定性：導入參考品種，明確品種在不同環境條件下鎘積累的波動范圍和一致性。水稻品種篩選的準確性：優化篩選方法，基于參考品種和基因型判斷，提高篩選結果的科學性和可靠性。4.2主要技術內容試驗設置：規定試驗的基本設置要求，包括試驗目的、試驗類型及其必要條件。試驗品種：明確試驗品種的來源、申請條件、種子質量與數量、篩選條件。試驗田選擇：詳細說明試驗田的土壤環境條件及選址要求、土壤及灌溉水樣品測試與評價，確保試驗結果的科學性和代表性。田間設計：規定試驗田的分區設計、重復性及試驗布局，確保試驗方法的規范性和可重復性。栽培管理：針對水稻的育苗、移栽、施肥、灌溉等管理技術進行詳細說明，確保試驗操作的一致性。檢驗規則：包括籽粒鎘含量的檢測方法、品種基因型鑒定、數據記錄與處理的要求。低鎘積累水稻品種判定標準：明確品種的鎘含量判定閾值及評價方法，為低鎘積累水稻品種的篩選提供科學依據。主要內容及技術指標確定依據5.1鎘低積累品種篩選參照品種的確定田間篩選試驗中參照品種的選擇尤為重要，參照品種提供了一個已知性能的基準，可以用來比較新品種的表現。參照品種可以幫助確保實驗設計的隨機化，減少實驗誤差。通過在不同地點或不同年份重復使用同一參照品種，可以驗證實驗結果的重復性和可靠性，其數據可以作為統計分析的基礎，還可以用于標準化其他品種的數據，減少不同實驗條件下的數據差異。在多年多點的篩選試驗中，本研究團隊明確了日本晴/中花11、中嘉早17、揚稻6可代表穩定低、中、高鎘積累特征的水稻品種，為后續開展水稻鎘積累能力的等級評價提供了可靠的參照標尺。表1.試驗點各參照水稻品種籽粒鎘富集系數（BCF）試驗點參照品種籽粒Cd(mgkg-1)土壤Cd(mgkg-1)CaCl2-Cda(mgkg-1)BCF-總CdBCF-CaCl2-Cd試驗點一（輕度Cd污染）日本晴0.150.250.040.603.75中嘉早170.311.247.75揚稻60.461.8411.50試驗點二（中度Cd污染）日本晴0.170.350.050.493.40中嘉早170.210.604.20揚稻60.320.916.40試驗點三（重度Cd污染）日本晴0.160.570.090.281.78中嘉早170.360.634.00揚稻60.821.449.11a:0.01molCaCl2提取態鎘。5.2江蘇省鎘低積累主栽水稻品種篩選應用研究與驗證針對江蘇省農田土壤鎘污染特性及水稻生產中的籽粒鎘超標問題，研究團隊于2021-2022年對江蘇省及周邊省份主栽的175份水稻品種開展了多年多點的田間比選試驗，試驗地點選定為蘇南常熟和蘇北新沂兩個實驗基地。5.2.1主栽品種間糙米Cd積累的差異顯著2021年，在常熟基地鎘輕度污染試驗點，測試的175份主栽水稻品種糙米Cd濃度范圍在0.07-1.49mgkg-1，品種間相差約21倍；在鎘中度污染試驗點，測試的175份主栽水稻品種糙米Cd濃度范圍在0.05-0.80mgkg-1，品種間相差約16倍；在鎘重度污染試驗點，測試的175份主栽水稻品種糙米Cd濃度范圍在0.07-1.54mgkg-1，品種間相差約22倍（圖2.1）；三個試驗點中共有61個主栽品種糙米Cd濃度低于國家標準限量值，其中42個品種糙米Cd濃度在三個試驗點均低于國家標準限量值，表現出較穩定的鎘低積累特性；2021年，在新沂試驗點，糙米Cd濃度范圍為0.34-3.73mgkg-1，品種間最大差異達11倍，所有比選品種糙米Cd濃度均超標，表明在高污染環境下，現有主栽品種普遍面臨鎘積累超標問題（圖5.2.1）。圖5.2.12021年常熟和新沂試驗點各參照水稻品種籽粒鎘含量5.2.2鎘低積累品種及參照品種復篩基于2021年江蘇常熟和徐州新沂的175份水稻品種篩選結果，選擇籽粒Cd濃度低于日本晴籽粒Cd濃度20%的35份Cd低積累水稻品種，在常熟基地核心區輕度、中度和重度污染區域開展2022年的田間復篩試驗，并包括插入的參照標尺低Cd積累品種（日本晴），中等Cd積累品種（中嘉早17）和高Cd積累品種（揚稻6）。2022年田間試驗結果表明，有25份水稻品種糙米Cd濃度在中、輕度污染Cd污染區域均低于國家標準限量值。在輕度、中度和重度污染區域，日本晴的籽粒Cd濃度均低于我國糙米Cd限值0.2mg/kg，屬于穩定低Cd積累水稻品種，在輕度和中度污染區域，中嘉早17和揚稻6的籽粒Cd濃度相差不大，而在常熟市的重度Cd污染區域和新沂試驗點，二者相差50%以上，這表明將這3個品種作為田間試驗篩選不同Cd積累能力等級評定的參照標尺是較為可靠的。圖5.2.22022年江蘇常熟試驗點各參照水稻品種籽粒鎘含量5.3高低鎘積累水稻品種快速鑒定的分子標記篩選與驗證5.3.1分子標記篩選與驗證通過研究團隊前期研究基礎和文獻、專利檢索，共發現12個與水稻籽粒鎘含量相關基因的分子標記。經驗證，其中4個分子標記與江蘇省167份主栽水稻品種的籽粒鎘積累具有顯著相關，分別是qGCd2、LCd-11、LCd-38和LCd-41。qGCd：位于水稻第2號染色體，控制稻米低鎘積累；LCd-11：位于水稻第3號染色體，是一個SNP位點（對應日本晴水稻第3號染色體846037位）；LCd-38：位于水稻第10號染色體，是一個SNP位點（對應日本晴第10號染色體20089955位，核苷酸為C或T）；LCd-41：也位于水稻第10號染色體，是一個SNP位點（對應日本晴第10號染色體20844875，核苷酸為A或T）。上述分子標記通過4%的瓊脂糖凝膠電泳驗證，結果顯示條帶差異明顯（圖3.1）。qGCd2標記中，高鎘品種69個，低鎘品種47個，多條帶品種51個；LCd-11標記中，高鎘品種53個，低鎘品種111個；LCd-38標記中，高鎘品種61個，低鎘品種103個；LCd-41標記中，高鎘品種67個，低鎘品種93個，另有4個品種因測序失敗未能分型。圖5.3.14條分子標記鑒定鎘高低積累品種基因型差異5.3.2數據校準與分子標記分析為消除土壤性質不均一對實驗數據的影響，實驗通過劃區采集土壤樣品并進行消解處理，根據土壤鎘含量校準籽粒元素含量。校準后的籽粒鎘含量與分子標記驗證結果進行了比對分析。以下為主要分子標記的條帶圖和結果展示：圖5.3.2qGCd2分子標記與水稻籽粒鎘含量圖5.SEQFigure\*ARABIC3.3LCd-11分子標記與水稻籽粒鎘含量圖5.3.410LCd-38分子標記與水稻籽粒鎘含量圖5.3.5LCd-41分子標記與水稻籽粒鎘含量5.4鑒定準確率分析綜合上述4條分子標記基因型與175份水稻品種籽粒鎘積累田間試驗結果，以籽粒鎘含量0.2mgkg-1為劃分高鎘與低鎘積累的依據，結果顯示，高鎘積累水稻品種鑒定準確率高達90%以上，低鎘積累水稻品種鑒定準確率在60%左右（表2，圖2）。其中，4條分子標記鑒定結果，均顯示低鎘參照水稻品種日本晴和中花11均為低鎘基因型的水稻品種。表2.4條分子標記鑒別高、低鎘積累水稻品種的準確率qGCd2LCd-11LCd-38LCd-41低鎘準確率(%)57.157.158.763.8高鎘準確率(%)91.310098.498.6以上結果表明，qGCd2、LCd-11、LCd-38和LCd-41四條分子標記在高低鎘積累水稻品種的快速鑒定中具有顯著效果，為鎘低積累品種的判定提供了基因層面的參考標尺。特別是在高鎘積累品種的鑒定中，這些標記表現出較高的準確性，為低鎘積累品種的篩選和分子育種提供了可靠的科學依據。標準中如果涉及專利，應有明確的知識產權說明本標準涉及的相關專利如下：LCd-38分子標記相關專利何振艷,麻密,許文秀,閆慧莉.(2018).水稻籽粒鎘含量相關基因LCd-38的SNP分子標記的應用.中國發明專利，CN105543397B.LCd-41分子標記相關專利何振艷,麻密,許文秀,閆慧莉.(2019).水稻籽粒鎘含量相關基因LCd-41的SNP分子標記的應用.中國發明專利，CN105671164B.LCd-11分子標記相關專利麻密,何振艷,許文秀,閆慧莉.(2018).水稻籽粒鎘含量相關基因LCd-11的SNP分子標記的應用.中國發明專利，CN105671156B.qGCd2分子標記相關專利楊遠柱,李蘭英,周延彪,毛東海,王凱,陳彩艷.(2020). 水稻籽粒鎘含量相關基因qGCd2的分子標記的應用.中國發明專利，CN106967836B.本標準基于上述專利所報道的水稻籽粒鎘積累相關的基因多態性位點，重新設計了dCAPs標記引物，對江蘇省175份主栽水稻品種的籽粒鎘積累基因多態性進行分析。結合籽粒鎘含量的性狀數據，對專利中描述的分子標記位點進行了驗證，為標準的制定提供了科學依據。引用專利的權利人均參與了本標準的編制工作，并擔任編制人員。與相關法律法規和標準的關系本標準符合現行法律法規要求，目前無國家標準。目前現有的江蘇省地方標準《受污染耕地安全利用與治理修復技術指南（DB32/T4231-2022）》僅簡要推薦了一些適宜江蘇種植的重金屬相對低積累作物品種，但對品種篩選條件、積累特性及穩定性等關鍵指標缺乏詳細說明。本標準是這個標準的銜接和發展，以江蘇省受污染耕地安全利用為實際需求，技術指標高于這個標準。湖南省作為我國最早開展鎘低積累作物品種選育與鑒定相關研究的地區，已發布了《水稻品種鎘積累特性大田驗證試驗技術規程（HNZ218-2018）》、《水稻品種鎘積累特性多點篩選試驗技術規程（HNZ219-2018）》以及《湖南省耕地安全利用技術指南（湘農辦函〔2020〕105號）》等標準，形成了長株潭地區應急性鎘低積累水稻品種推薦目錄。然而，這些標準僅對篩選和田間驗證方法進行了簡要描述，缺少鎘低積累水稻品種鎘含量、基因型以及穩定性等指標的界定標準及其評價方法。本標準主要針對江蘇省主栽水稻品種特點，對田間篩選和驗證方法進行了全面、系統的描述，提出了鎘低積累水稻品種鎘含量、基因型以及穩定性等指標的界定標準及其評價方法，技術指標高于這些標準。本標準制定依據現行法律、法規及強制性標準，確保內容的合法性、規范性和科學性。采用國際標準或國外先進標準情況本標準未直接采用國際標準或國外先進標準，但所規定的技術指標符合水稻鎘穩定低積累品種的特性，強調科學性、實用性和可操作性，適合江蘇省水稻鎘穩定低積累品種篩選與鑒定工作的實際需求。與國內外同類標準相比，本標準突出了針對江蘇省耕地污染特性的適應性，技術水平處于國內外領先。重大分歧意見的處理過程和依據在本標準的編制過程中，未產生重大分歧意見。貫徹標準的要求和推廣實施建議本項目標準適用于江蘇省范圍內穩定鎘低積累水稻品種的篩選工作。本項目標準發布后，將在江蘇省受鎘污染耕地安全利用工作中廣泛推廣實施。江蘇省農業農村廳、南京農業大學將通過多形式、多渠道的宣貫活動，推動標