近日，我室作物耐盐碱研究与应用创新团队揭示了大白菜气孔和表皮毛调控叶片吸收和累积PM2.5-Pb的作用机制，相关成果发表于Environmental Pollution (IF=8.071)。
近年来工业化和城市化的快速发展，以及不合理的耕作方式导致了农田生态系统中大气含铅颗粒物的沉积。已有研究表明，无论在清洁区还是污染区附近的菜田，大气沉降均是叶菜类蔬菜可食部位累积铅的重要来源。该团队前期应用铅稳定同位素技术已证实白菜叶片中90%以上的铅来源于PM2.5-Pb，同时也发现气孔途径对大白菜叶片累积PM2.5中负载的Pb起着重要作用。此外，表皮毛途径对植物叶片吸收PM2.5-Pb的贡献也不容忽视，但目前尚无直接证据证明PM2.5-Pb可以迁移并进入大白菜叶片的表皮毛细胞中。因此，非常有必要结合Nano-SIMS和铅特异性荧光探针的方法深入探究气孔和表皮毛两种途径是否共同调控了大气颗粒物PM2.5负载的铅进入大白菜叶片可食部位的过程。
基于此，该研究以无表皮毛和有表皮毛基因型大白菜为研究对象，采用田间和水培试验的方法，揭示了大白菜气孔和表皮毛吸收和累积PM2.5-Pb的作用机制。研究表明，在短期PM2.5-Pb暴露条件下，开放的气孔是大白菜叶片吸收PM2.5-Pb的主要途径，贡献程度达74.5%。其次，Pb在大白菜叶片中的亚细胞分布特征表现为：细胞质>细胞壁>细胞器，同时结合纳米二次离子质谱技术（NanoSIMS）证实了铅在叶肉组织中的分布。该研究利用铅荧光染料（Leadmium™ Green AM dye）的研究方法发现了PM2.5-Pb可以进入大白菜表皮毛细胞中，并主要在表皮毛基部累积，从而增加了大白菜叶片对Pb的吸收。该项研究成果揭示了气孔和表皮毛均是调控大白菜叶片吸收和转运Pb的重要途径，为后续探索气孔和表皮毛对大白菜叶片Pb吸收的相关分子机制研究以及研发阻控PM2.5-Pb进入大白菜可食部位的新技术提供了重要参考信息和数据支撑。
作物耐盐碱研究及应用创新团队高培培博士和作物种质资源鉴评筛选创新团队张晓孟博士后为论文的共同第一作者，刘文菊教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目和华北作物改良与调控国家重点实验室的资助。
