水稻具有較強(qiáng)的Cd富集能力，控制稻米Cd污染是我國(guó)糧食安全面臨的巨大挑戰(zhàn)。近期，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所（以下簡(jiǎn)稱省科學(xué)院土壤環(huán)境所）李芳柏團(tuán)隊(duì)在稻米鎘（Cd）積累的機(jī)制研究中取得進(jìn)展，揭示了腐殖酸、亞鐵鹽復(fù)合材料靶向調(diào)控水稻基因表達(dá)從而抑制稻米Cd積累的調(diào)控機(jī)制。

　　稻米中Cd的積累往往由根部吸收、地上部轉(zhuǎn)運(yùn)分配等多個(gè)復(fù)雜的過(guò)程決定。靶向調(diào)控水稻不同組織中的相關(guān)基因特異表達(dá)降低Cd的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)是控制稻米Cd污染的新策略。Cd主要通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)鐵（Fe）、錳（Mn）等二價(jià)金屬離子的離子通道或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入水稻根系細(xì)胞。據(jù)報(bào)道，葉面噴施亞鐵鹽（Fe(II)）可抑制稻米Cd積累，但亞鐵鹽極易發(fā)生氧化，因而應(yīng)用效果較差。

　　針對(duì)以上問(wèn)題，省科學(xué)院土壤環(huán)境所研究人員將Fe(II)與腐殖酸（OM）按照1：1（質(zhì)量比）絡(luò)合制備成Fe-OM復(fù)合材料，在水稻拔節(jié)期至灌漿期之間進(jìn)行了一定劑量的噴施。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葉面噴施Fe-OM顯著促進(jìn)了Cd向水稻葉片的轉(zhuǎn)移而抑制了其向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，降低了Cd在稻米中的富集?；虮磉_(dá)分析發(fā)現(xiàn)，根部和莖桿Cd轉(zhuǎn)運(yùn)基因OsNramp1和 OsNramp5表達(dá)下調(diào)，葉片Cd轉(zhuǎn)運(yùn)基因OsLCT1表達(dá)上調(diào)，這種基因表達(dá)變化可能是上述噴施Fe-OM調(diào)控Cd分配的主要原因。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于《Journal of Hazardous Materials》。省科學(xué)院土壤環(huán)境所王向琴和杜衍紅為論文第一作者（共同一作），研究員方利平為論文通訊作者。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

圖注1：Fe-OM復(fù)合物緩解水稻鎘毒性的機(jī)理示意圖

　　論文信息：Xiangqin Wang, Yanhong Du, Fangbai Li, Liping Fang*, Tingting Pang, Weijian Wu, Chuanping Liu, Lei Chen. Unique feature of Fe-OM complexes for limiting Cd accumulation in grains by target-regulating gene expression in rice tissues. Journal of Hazardous Materials, Volume 424, Part A,2022,127361.

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science article/pii/S0304389421023293

　　（省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所 王向琴、杜衍紅/供稿）