小麦是世界上超过一半人口的主食，其吸收和积累镉（Cd）的能力较强，在Cd污染的土壤中种植的小麦，其食用部位的Cd积累量很容易超过中国的安全限值（0.1 mg/kg）。FeCl3和Fe2(SO4)3作为土壤洗涤剂可以将Cd从污染土壤中洗涤出来，但其是否影响小麦Cd吸收和积累却未知。
来源于我国新疆吐鲁番地区的波兰小麦蕴含众多优良基因，如矮秆基因Rht-B1b和长粒基因KL-PW；同时，该材料更是Cd耐受性，是研究小麦Cd积累的理想材料，更是小麦遗传改良重要的基因源。近十年，我们利用矮秆波兰小麦与主要栽培品种人工杂交，将株高、长粒、耐Cd和低Cd积累等优良基因或性状导入普通小麦，创制和选育出了系列株型优异的育种材料。
本研究中，我们对矮秆波兰小麦进行了三种浓度的FeCl3和Fe2(SO4)3处理，通过形态指标测定、Cd含量及化学形态分析、根细胞壁糖分测定以及转录组测序，揭示了FeCl3和Fe2(SO4)3降低小麦对Cd吸收和积累的生理和分子途径。结果表明，与缺铁相比，FeCl3和Fe2(SO4)3均降低了Cd浓度，降低量从最小到最大的顺序为：25 μM Fe2(SO4)3< 200 μM FeCl3< 50 μM FeCl3< 100μM Fe2(SO4)3。Cd浓度的减少不是由于干重和根形态参数的变化导致，而是通过FeCl3和Fe2(SO4)3不同程度地调节了Cd的亚细胞分布、根部糖分含量、Cd化学形态以及金属转运蛋白的表达竞争性地降低了Cd浓度（图1）。两种浓度的FeCl3和Fe2(SO4)3不同程度地降低了根细胞壁对Cd的绑定，并增强了根蔗糖和海藻糖的含量。添加铁肥也显著降低了根FE、FW和FNaCl。FeCl3和Fe2(SO4)3差异性地上调了水解细胞壁多糖的基因和金属转运蛋白基因，包括ZIP、CAX、ABC等编码金属转运蛋白家族的基因，从而减少小麦Cd的吸收和积累。该研究为合理利用铁肥管理措施降低小麦Cd积累以及对铁调控的编码金属转运蛋白基因的功能研究奠定了基础，也为后续波兰小麦-普通小麦育种新材料Cd吸收和积累解析奠定了物质和理论意义。
该研究结果以FeCl3 and Fe2(SO4)3 differentially reduce Cd uptake and accumulation in Polish wheat (Triticum polonicum L.) seedlings by exporting Cd from roots and limiting Cd binding in the root cell walls为题与11月27日在国际著名期刊Environmental Pollution上在线发表（中科院大类TOP）。四川农业大学小麦研究所博士研究生姚琴为论文第一作者，王益教授为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、四川省科技厅应用基础项目和中国博士后科学基金面上项目的资助。
图1 FeCl3和Fe2(SO4)3对矮秆波兰小麦根部Cd吸收积累的分子调控模式图
