近日，我室作物耐盐碱研究与应用创新团队在Journal of Hazardous Materials（中科院一区Top，IF=12.2）在线发表了题为“Trade-offs of reproductive growth and Cd remobilization regulated Cd accumulation in wheat grains (Triticum aestivum L.)”的研究论文，揭示了小麦体内生殖生长与镉（Cd）再活化的权衡机制调控了Cd向籽粒的转运及其在籽粒中的累积。

近年来，农田土壤Cd污染导致的农产品安全问题日益受到关注。河北省作为小麦主产区，如何安全利用轻中度Cd污染农田，确保小麦籽粒Cd不超标，进而保障国家粮食安全，具有十分重要的理论与现实意义。研究发现小麦籽粒比其他谷类作物具有更强的Cd富集能力。因此，最大限度地减少小麦籽粒中Cd的积累是防止其危害人体健康的重要途径。然而，小麦体内Cd转运如何调控籽粒中Cd累积的作用机制仍不清楚。本研究提出的科学假设是小麦开花后Cd随同化产物灌浆进入籽粒，该过程受到营养器官中Cd再活化的调控，并且小麦籽粒中Cd累积过程存在品种差异。基于此，本研究通过大田试验和室内水培试验，探讨了两个不同Cd积累特性的小麦品种（籽粒低Cd累积品种L-6331和籽粒高Cd积累品种H-6049）Cd累积的生理机制。在Cd污染的农田中，H-6049开花后穗部的平均Cd积累速率是L-6331的1.57倍，最终导致成熟期籽粒Cd积累量是L-6331的1.70倍。水培试验进一步证实，开花期的Cd胁迫驱动L-6331启动了体内生殖生长与营养器官Cd再活化的复杂调控网络和权衡机制，共同延缓了Cd向籽粒的装载过程。此外，L-6331的旗叶和节1在调节Cd再活化中起着尤为重要的作用，节1中较大的EVB（扩大的维管束）区域促使Cd向旗叶转移，进而减少了Cd由节直接进入籽粒。总之，与高Cd积累品种相比，低Cd积累品种在开花后Cd胁迫下启动了更多的生殖生长和Cd再利用的权衡，减少了Cd在籽粒中的累积，本研究为小麦籽粒中Cd累积过程及调控生理机制提供了新的见解。

作物耐盐碱研究及应用创新团队2021级博士研究生王颖和高培培副教授为该论文的共同第一作者，刘文菊教授为通讯作者，赵勇副教授为该研究提供了小麦种质资源。该研究得到了河北省自然科学基金（C2021204097）、国家自然科学基金（U21A2024）、河北省科技计划（23567601H）、华北作物改良与调控国家重点实验室创新研究团队项目（NCCIR2020CX-6）和河北省研究生创新项目（CXZZBS2023074）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135166