小麥是我國的主糧作物。近年來，土壤鎘污染嚴(yán)重威脅小麥安全生產(chǎn)，提高小麥植株的鎘毒抗性同時(shí)降低鎘在小麥籽粒中的富集能夠有效降低人體重金屬鎘攝入風(fēng)險(xiǎn)。因此，篩選小麥植株鎘毒高抗且籽粒低鎘積累品種，并探明相應(yīng)的分子生理調(diào)控機(jī)制具有重要理論與實(shí)踐意義。

 

　　近日，由鄭州大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物品質(zhì)改良與養(yǎng)分高效利用團(tuán)隊(duì)在小麥植株鎘毒抗性和籽粒鎘累積研究方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)利用數(shù)百份國內(nèi)外小麥種質(zhì)資源進(jìn)行苗期小麥植株鎘毒抗性分析，鑒定到以“Zhengmai 1860”為代表的小麥植株鎘毒抗性品種（同時(shí)籽粒鎘低累積）和以“Zhoumai 32”為代表的小麥植株敏感品種（同時(shí)籽粒鎘高累積）。ICP-MS輔助的離子組學(xué)分析顯示兩個(gè)品種間根系向地上部的鎘長途轉(zhuǎn)運(yùn)存在顯著差異，這可能是導(dǎo)致上述兩個(gè)品種植株鎘毒抗性和籽粒鎘累積的主要生理原因。隨后，該團(tuán)隊(duì)利用全基因組重測(cè)序、比較轉(zhuǎn)錄組鑒定到7A染色體上的一個(gè)HMA2同源基因及其啟動(dòng)子差異可能是導(dǎo)致不同小麥基因型鎘毒抗性差異的分子基礎(chǔ)。亞細(xì)胞定位、酵母異源表達(dá)及自然變異分析進(jìn)一步表明該基因在不同小麥品種的植株鎘毒抗性方面發(fā)揮重要作用。該研究結(jié)果將為小麥植株鎘毒抗性及籽粒鎘累積調(diào)控的遺傳改良提供優(yōu)異的基因資源和理論指導(dǎo)。

 

　　上述研究成果以“Multiomics reveals an essential role of long-distance cadmium translocation in regulating plant cadmium resistance and grain cadmium accumulation in allohexaploid wheat （Triticum aestivum L.）”為題在線發(fā)表在中科院Top期刊Journal of Experimental Botany（論文鏈接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erac364/6692367）。鄭州大學(xué)農(nóng)學(xué)院華營鵬副教授為論文第一作者，岳彩鵬副教授為論文通訊作者。河南省農(nóng)科院黃紹敏研究員、周正富研究員在小麥種質(zhì)資源收集方面提供了大力支持。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金及鄭州大學(xué)學(xué)科重點(diǎn)專項(xiàng)等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。

 

　　近年來，該團(tuán)隊(duì)成員在Plant, Cell and Environment（2016）、Journal of Experimental Botany（2016，2019，2021，2022）及作物學(xué)報(bào)等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表數(shù)十篇研究論文，在糧油作物的養(yǎng)分高效利用及逆境抗性機(jī)制方面取得系列研究進(jìn)展。