水稻具有较强的Cd富集能力，控制稻米Cd污染是我国粮食安全面临的巨大挑战。近期，广东省科学院生态环境与土壤研究所（以下简称省科学院土壤环境所）李芳柏团队在稻米镉（Cd）积累的机制研究中取得进展，揭示了腐殖酸、亚铁盐复合材料靶向调控水稻基因表达从而抑制稻米Cd积累的调控机制。
稻米中Cd的积累往往由根部吸收、地上部转运分配等多个复杂的过程决定。靶向调控水稻不同组织中的相关基因特异表达降低Cd的吸收转运是控制稻米Cd污染的新策略。Cd主要通过竞争铁（Fe）、锰（Mn）等二价金属离子的离子通道或转运蛋白进入水稻根系细胞。据报道，叶面喷施亚铁盐（Fe(II)）可抑制稻米Cd积累，但亚铁盐极易发生氧化，因而应用效果较差。
针对以上问题，省科学院土壤环境所研究人员将Fe(II)与腐殖酸（OM）按照1：1（质量比）络合制备成Fe-OM复合材料，在水稻拔节期至灌浆期之间进行了一定剂量的喷施。结果发现，叶面喷施Fe-OM显著促进了Cd向水稻叶片的转移而抑制了其向籽粒转运，降低了Cd在稻米中的富集。基因表达分析发现，根部和茎杆Cd转运基因OsNramp1和 OsNramp5表达下调，叶片Cd转运基因OsLCT1表达上调，这种基因表达变化可能是上述喷施Fe-OM调控Cd分配的主要原因。
相关研究成果发表于《Journal of Hazardous Materials》。省科学院土壤环境所王向琴和杜衍红为论文第一作者（共同一作），研究员方利平为论文通讯作者。该研究获得国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金等项目的支持。
图注1：Fe-OM复合物缓解水稻镉毒性的机理示意图
论文信息：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.
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science article/pii/S0304389421023293
（省科学院生态环境与土壤研究所 王向琴、杜衍红/供稿）
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