東北地理所在鎘污染影響作物低溫抗性研究中取得進展
由于人類活動造成重金屬在環境中過度積累。中國重金屬污染土壤總面積超過2000萬公頃，污水灌溉的土壤有26.4%受到重金屬污染。農業生態系統中重金屬的積累可能會對作物生產產生不利影響。然而，目前我們對用含鎘（Cd）污水灌溉是否會影響作物的低溫耐受性知之甚少。此外，脫落酸（ABA）參與誘導植物對低溫和Cd的抗性調控過程。為此，東北地理所作物生理與栽培學科組研究人員以大麥野生型及其ABA缺失突變體為研究對象，針對土壤Cd污染影響大麥低溫抗性生理機制開展研究工作。
研究發現，低溫脅迫抑制了葉片光合電子傳遞，導致大麥中活性氧的積累。Cd在低溫下加劇了葉綠體超微結構的破壞并擾亂了離子穩態。Cd的存在還增加了過氧化氫和超氧陰離子的產生，同時降低了抗氧化酶的活性，從而降低了植株低溫抗性并抑制了植株生長。與野生型相比，突變體在Cd和低溫下具有較低的ROS清除能力和光系統II的最大量子效率，表明ABA可能參與了大麥對Cd和低溫多脅迫響應。此外，Cd重復結合因子和冷響應（CBF-COR）信號通路在低溫下受到Cd處理的負面影響明顯，這也降低了大麥的低溫抗性。因此，研究表明Cd降低了大麥低溫抗性，凸顯了Cd污染影響作物生產的潛在風險。土壤中的Cd污染不僅對作物生長有直接影響，而且可能限制作物對其他非生物脅迫的抗性。
研究成果發表于Journal of Hazardous Materials，由作物生理與栽培課題組博士后劉磊（第一作者）、李向楠研究員（通訊作者）等完成。相關工作得到了國家優秀青年基金，中國博士后科學基金等項目資助。
文章鏈接 https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128489
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