近日，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施結(jié)構(gòu)與環(huán)境團(tuán)隊(duì)在光質(zhì)調(diào)控黃瓜鎘脅迫響應(yīng)方面取得新進(jìn)展。該研究揭示了紅藍(lán)光質(zhì)通過(guò)調(diào)控光合作用、抗氧化系統(tǒng)及鎘吸收對(duì)黃瓜鎘脅迫響應(yīng)的拮抗調(diào)控作用，為利用低耗能LED光源調(diào)控植物鎘吸收和抗性提供了理論支持。相關(guān)論文發(fā)表于Journal of Hazardous Materials(《危險(xiǎn)材料雜志》)。

鎘是一種毒性較強(qiáng)的重金屬污染物，土壤中的鎘被植物吸收后，會(huì)隨著食物鏈在高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)富集，對(duì)人類健康造成嚴(yán)重威脅。針對(duì)目前日益嚴(yán)重的鎘污染問(wèn)題，尋找環(huán)境友好、高效綠色的調(diào)控鎘脅迫抗性的技術(shù)手段，已成為可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

光不僅是植物光合作用的能量來(lái)源，也是調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育和逆境響應(yīng)的重要環(huán)境因子。光調(diào)控植物多種必需元素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)已有報(bào)道，但光在植物鎘脅迫響應(yīng)中的作用及調(diào)控機(jī)制仍不清楚。

該研究首先發(fā)現(xiàn)，白光下，鎘脅迫顯著上調(diào)了黃瓜葉片和根中紅光受體基因光敏色素PHYB的表達(dá)。鑒于紅光和藍(lán)光是植物進(jìn)行光合作用和光形態(tài)建成的主要有效光譜，也是當(dāng)前發(fā)光二極管(LED)的主流光源，研究人員接著研究了鎘脅迫下白光、紅光和藍(lán)光三種光質(zhì)對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)、葉綠素含量、光合作用、葉綠體結(jié)構(gòu)、活性氧累積、抗氧化系統(tǒng)及鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)基因表達(dá)和累積的影響。

結(jié)果表明，鎘脅迫下，與白光相比，紅光和藍(lán)光分別加重和減輕了鎘脅迫導(dǎo)致的葉片發(fā)黃、生物量降低、光合作用抑制和葉綠體結(jié)構(gòu)損傷;紅光和藍(lán)光分別抑制和激活了鎘脅迫下黃瓜抗氧化系統(tǒng)，提高和降低了葉片和根中過(guò)氧化氫和超氧陰離子的累積;紅光和藍(lán)光分別提高和降低了鎘吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)基因(IRT1、NRAMP1和HMA3)的表達(dá);ICP-AES法和二苯基硫卡巴腙鎘染色檢測(cè)結(jié)果表明，與白光相比，紅光和藍(lán)光分別促進(jìn)和抑制了鎘在黃瓜體內(nèi)的累積。

綜上所述，紅光和藍(lán)光功能拮抗調(diào)控黃瓜鎘脅迫響應(yīng)。該研究結(jié)果為人們利用適宜的高比例藍(lán)光/紅光或夜間補(bǔ)充藍(lán)光提高設(shè)施蔬菜鎘脅迫抗性、降低鎘積累，利用適宜的高比例紅光/藍(lán)光或夜間補(bǔ)充紅光增強(qiáng)超鎘積累植物富集鎘的能力、降低鎘污染提供了新思路。(作者：王方 )

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關(guān)鍵詞： 光質(zhì)調(diào)控 黃瓜鎘脅迫響應(yīng) 光合作用 調(diào)控鎘脅迫抗性