小麥是主糧作物，土壤鎘污染嚴重威脅小麥安全生產(chǎn)，降低鎘在小麥中的富集能夠有效降低人體重金屬鎘攝入風(fēng)險，因此篩選小麥低鎘積累品種并探明其鎘積累生理機制具有重要理論與實踐意義。

中國科學(xué)院南京土壤研究所周靜課題組通過田間試驗研究蘇北地區(qū)主要8種小麥品種，發(fā)現(xiàn)小麥鎘富集能力存在顯著差異，籽粒鎘富集主要取決于根、莖鎘含量，莖中節(jié)點對鎘在體內(nèi)的遷移和分布具有獨特的調(diào)節(jié)作用;通過對其維管束結(jié)構(gòu)進行分析發(fā)現(xiàn)維管束面積與籽粒鎘呈顯著相關(guān)關(guān)系，特別是擴散性維管束（Diffuse vascular bundles）是決定旗葉、莖稈和小麥籽粒之間鎘相對分布的關(guān)鍵因素。因此，篩選或選育根鎘含量較低的或末節(jié)點中維管束面積較小的小麥品種是降低小麥籽粒中鎘積累的有效措施。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Science of the Total Environment上。

通過以上小麥品種篩選實驗發(fā)現(xiàn)，小麥產(chǎn)量與小麥鎘富集能力呈顯著正相關(guān)關(guān)系，高產(chǎn)小麥存在較大的重金屬鎘富集風(fēng)險，因此通過有效措施降低高產(chǎn)小麥籽粒鎘含量，即可保證小麥高產(chǎn)的同時也降低風(fēng)險。對鎘高積累高產(chǎn)小麥品種（濮興5號）和低積累低產(chǎn)品種（周麥26）葉面噴施和土壤施用微肥（硅、硒和鋅）的實驗發(fā)現(xiàn)，葉面噴施和土壤施用3種微肥均能有效降低高產(chǎn)小麥籽粒、根、莖、葉鎘含量，其中土壤施硒能有效降低籽粒鎘60%左右;對于低產(chǎn)小麥，僅土壤施用3種微肥能夠顯著降低籽粒鎘含量，其中硒降低籽粒鎘含量36-60%。硅、硒和鋅通過提高SOD、POD酶的活性，降低MDA含量，顯著緩解鎘對小麥造成的氧化毒性。微肥在降低鎘植物毒性的同時，通過促進TaNramp5基因表達的下調(diào)和TaTM20及TaHMA3基因表達的上調(diào)控制調(diào)節(jié)鎘在小麥組織器官中的分布。該研究成果近期發(fā)表在Environmental Pollution和Journal of Hazardous Materials上。

以上研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃課題等的資助。