烟草所研究揭示两个全国主栽烟草品种镉耐性机制的差异
近日，中国农业科学院烟草研究所烟草智慧农业创新团队对比了全国主栽烟草品种中烟100与K326对重金属镉的吸收动力学、转运富集和解毒机制的差异，相关研究成果发表于《生态毒理学与环境安全（Ecotoxicology and Environmental Safety）》（JCR一区，IF2022=6.8）上。
镉（Cd）是环境生态风险较大的重金属元素，植物对其耐性和解毒机制是近年研究热点之一，烟草因对Cd具有较强的耐性而受到国内外研究者关注。本团队研究发现，中烟100和K326根、茎、叶和木质部汁液中Cd吸收浓度动力学符合米氏方程。相较中烟100，K326表现出高生物量、高Cd耐性和转运积累能力。六种化学形态中，水、氯化钠和乙酸提取态是两个烟草品种Cd的主要赋存形态。根部乙酸提取态Cd占比较高，即难溶性重金属磷酸盐二代磷酸盐[M(HPO4)n]和[M(PO4)n]等是烟草Cd的主要存贮和解毒形态；叶部随着Cd处理浓度提高，氯化钠提取态的Cd（包括提取果胶盐、与蛋白质结合态或呈吸着态）成为主要存贮形态；而茎部水提取态的Cd比例最高，即水溶性有机酸盐、重金属一代磷酸盐[M(H2PO4)n]，是烟草Cd的主要转运形态，在高Cd浓度处理时也可作为K326的贮存形态。另外，乙醇提取态（硝酸盐、氯化物为主的无机盐以及氨基酸盐）也对K326叶片中的贮存与耐性有显著的贡献。对于亚细胞分布，>93%的Cd主要贮存在植物含核糖体的可溶性组分和细胞壁组分，说明液泡和细胞壁的区隔化作用是烟草Cd耐性和解毒的主要途径。K326根细胞壁部分中Cd的比例较高，而中烟100叶液泡中Cd比例较高。这些结果为不同烟草品种Cd积累模式、解毒和贮存策略的差异提供了更深入的理解，对Cd低积累或超富集种质资源的筛选、育种或分子改良也有一定的指导意义。
烟草所刘海伟副研究员为论文第一作者，刘海伟副研究员和石屹研究员为共同通讯作者。该研究得到了中国农业科学院科技创新工程、公益性行业（农业）科研专项等项目资助。
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