小麥鎘污染防治研究方面取得新進(jìn)展（2020.7.30 中國科學(xué)院）

小麥?zhǔn)侵骷Z作物，土壤鎘污染嚴(yán)重威脅小麥安全生產(chǎn)，降低鎘在小麥中的富集能夠有效降低人體重金屬鎘攝入風(fēng)險(xiǎn)，因此篩選小麥低鎘積累品種并探明其鎘積累生理機(jī)制具有重要理論與實(shí)踐意義。

中國科學(xué)院南京土壤研究所周靜課題組通過田間試驗(yàn)研究蘇北地區(qū)主要8種小麥品種，發(fā)現(xiàn)小麥鎘富集能力存在顯著差異，籽粒鎘富集主要取決于根、莖鎘含量，莖中節(jié)點(diǎn)對(duì)鎘在體內(nèi)的遷移和分布具有獨(dú)特的調(diào)節(jié)作用;通過對(duì)其維管束結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)維管束面積與籽粒鎘呈顯著相關(guān)關(guān)系，特別是擴(kuò)散性維管束（Diffuse vascular bundles）是決定旗葉、莖稈和小麥籽粒之間鎘相對(duì)分布的關(guān)鍵因素。因此，篩選或選育根鎘含量較低的或末節(jié)點(diǎn)中維管束面積較小的小麥品種是降低小麥籽粒中鎘積累的有效措施。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Science of the Total Environment上。

通過以上小麥品種篩選實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小麥產(chǎn)量與小麥鎘富集能力呈顯著正相關(guān)關(guān)系，高產(chǎn)小麥存在較大的重金屬鎘富集風(fēng)險(xiǎn)，因此通過有效措施降低高產(chǎn)小麥籽粒鎘含量，即可保證小麥高產(chǎn)的同時(shí)也降低風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)鎘高積累高產(chǎn)小麥品種（濮興5號(hào)）和低積累低產(chǎn)品種（周麥26）葉面噴施和土壤施用微肥（硅、硒和鋅）的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葉面噴施和土壤施用3種微肥均能有效降低高產(chǎn)小麥籽粒、根、莖、葉鎘含量，其中土壤施硒能有效降低籽粒鎘60%左右;對(duì)于低產(chǎn)小麥，僅土壤施用3種微肥能夠顯著降低籽粒鎘含量，其中硒降低籽粒鎘含量36-60%。硅、硒和鋅通過提高SOD、POD酶的活性，降低MDA含量，顯著緩解鎘對(duì)小麥造成的氧化毒性。微肥在降低鎘植物毒性的同時(shí)，通過促進(jìn)TaNramp5基因表達(dá)的下調(diào)和TaTM20及TaHMA3基因表達(dá)的上調(diào)控制調(diào)節(jié)鎘在小麥組織器官中的分布。該研究成果近期發(fā)表在Environmental Pollution和Journal of Hazardous Materials上。

以上研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等的資助。