冬小麦对不同镉浓度的响应及镉吸收和亚细胞分布特点研究

秦世玉，刘红恩，梅浩，李艳行，高巍，聂兆君，李畅，赵鹏

(河南农业大学资源与环境学院/河南省土壤污染防控与修复重点实验室，河南 郑州 450002)

镉(Cd)是植物生长非必需且具有较强毒害的元素，在植物体内积累到一定浓度后对不同组织和器官引起毒害症状，进而抑制植物生长和发育。研究表明，植物受到镉毒害后一般会引起根系活力降低、植物体内氧化还原失衡、光合作用降低，从而抑制植物根系生长与矿质元素的吸收，致使叶片发黄缩卷等生长不良症状，严重者可导致植物死亡[1]。植物自身具有一些列调节措施可降低镉毒害。通过根系分泌物降低根际镉活性，减少根系对镉的吸收，降低根系镉向地上部的转运，与细胞液中的植物螯合素或金属硫蛋白络合将更多的镉区室化到液泡部位，提高抗氧化物酶活性来清除镉胁迫产生的活性氧(超氧化物阴离子、羟自由基、过氧化氢)，这些植物对镉的响应也是缓解镉毒害的主要机制[2-3]。

到目前为止，越来越多的镉转运基因被发现。镉从土壤转运到作物子粒包括根部吸收、不同亚细胞储存、木质部向地上部转运、地上部镉迁移到子粒等几个关键步骤，而不同的过程均有相关的基因参与[4]。例如OsNramp5和HvNramp5参与根系对镉的吸收[5-6]。OsHMA3参与根系细胞中镉向液泡中的转运[7]，OsHMA2则参与调控镉在木质部装载向地上部运输[8-9]，另外OsZIP7和OsCAL1也参与镉向地上部的转运[10-11]。OsHMA2、OsLCT1、OsZIP7和OsCCX2参与了地上部镉向子粒的迁移[11-14]。

近年来，研究发现小麦种植区域土壤重金属镉含量超标严重，同时引起小麦子粒镉含量超标现象也较为严重[15-16]。……