Chemosphere:葉面噴施甘油對水稻籽粒Cd積累的抑制作用

2021-01-10 農業環境科學

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華南農業大學資源環境學院毛小雲教授團隊研究了葉面噴施甘油減少水稻籽粒Cd積累的效果及其作用機制。相關成果發表於Chemosphere(IF=5.108)。

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Highlights

Foliar spraying of glycerol reduced rice grain Cd accumulation by 60.4%.

Foliar glycerol was most efficacious at filling and boosted rice growth and yield.

Glycerol reduced nodal reactivation and foliar reorientation Cd transport factors.

Glycerol leaf spray promoted Cd vacuolisation in cells of rice stem.

Glycerol spray lowered Cd mobility by inducing its binding to pectate and proteins.

Abstract

Excessive cadmium (Cd) in rice grain has become a major global public health problem. Here, the effect of foliar glycerol application on Cd accumulation in brown rice was examined. Various spraying concentrations of glycerol between 0.4mM and 50mM were investigated and the results showed that 0.8 mM was the best application concentration for decreasing Cd content in brown rice. After different application period experiment, filling stage was considered as the optimal spraying time. 0.4mM–5mM glycerol application one time at the filling stage could significantly reduce Cd concentration in brown rice by 28.5%–60.4%. Cd transport factors (the ratio of brown rice and flag leaf/node) were decreased by 48.5% and 27.3%, respectively, with glycerol application. Glycerol application also significantly increased Cd concentration in soluble fraction in flag leaf while reduced inorganic Cd and water-soluble Cd in both flag leaf and stem. Our results showed foliar spraying glycerol inhibited Cd transport to brown rice through Cd compartmentalisation in the vacuole and transformation of cadmium chemical form. This study may provide a new method to effectively alleviate the problem of excessive Cd in rice.

大米中鎘超標已成為一個重大的全球公共衛生問題。本文研究了葉面噴施甘油對糙米Cd積累的影響。研究結果表明,0.4mM~50mM不同濃度的甘油噴施量中,0.8 mM是降低糙米Cd含量的最佳噴施濃度。不同噴施時期試驗結果表明灌漿期為最佳噴施時間。灌漿期一次性噴施0.4mM~5mM甘油,可顯著降低糙米Cd含量28.5%~60.4%。噴施甘油後,Cd轉運係數(糙米/旗葉、糙米/節)分別降低48.5%和27.3%。甘油的噴施也顯著提高了旗葉可溶性組分Cd的濃度,降低了旗葉和莖的無機Cd和水溶性Cd含量。結果表明,葉面噴施甘油可通過分離液泡中的Cd和抑制Cd化學形態的轉化來降低Cd向糙米的轉運。本研究為有效緩解水稻Cd超標問題提供了一種新方法。

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