青岛农业大学曾路生副教授课题组 土壤重金属锌对小麦生长与光合生理影响研究

Zn作为植物生长发育所必需的微量元素之一，对作物的产量和品质有重要影响，农业生产中也通过施用适量Zn肥来实现增产提效。但其过量存在于土壤中会对作物产生一定的毒害作用，威胁生态系统稳定与人类安全。重金属Zn对小麦光系统影响的生理机制还不明确，在田间土壤中对作物达到胁迫水平的阈值尚不清。

近期，青岛农业大学障碍土壤修复与创新团队曾路生副教授课题组完成的题为“Wheat growth, photosynthesis and physiological characteristics under different soil Zn levels”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2022年7期正式出版。

该研究解析了低水平的Zn处理能有效促进小麦叶绿素的合成、提高光合能力，进而促进增产，而高水平的Zn处理则对小麦光系统有明显的胁迫作用，活性氧代谢系统的损伤，光合能力下降，进而导致减产。在ZnL4处理下，小麦叶片细胞器开始分解，液泡增大，细胞质减少，细胞壁增厚，叶绿体基粒片层混乱，线粒体膜出现解体。适宜小麦生长的最佳Zn水平为250 mg·kg-1左右，当土壤中的Zn水平超过500 mg·kg-1时小麦会受到胁迫。试验结果为土壤重金属Zn污染研究在农业生产中的诊断防治应用提供了理论依据。

该研究通过田间试验方法，设立5个Zn浓度水平（CK、L1、L2、L3、L4）:0、250、500、750、1000 mg·kg-1，通过荧光、光谱、超微结构等手段深入研究小麦对重金属Zn的生理响应及产量变化。结果表明低水平的Zn处理能有效促进小麦叶绿素的合成、提高光合能力，进而促进增产。ZnL1处理在两年试验中产量均为最高，分别较CK处理增产20.4%和13.9%。而高水平的Zn处理则对小麦光系统有明显的胁迫作用，PIabs与Fv/Fm显著下降，活性氧代谢系统的损伤，光合能力下降，进而导致减产。其中ZnL4处理在两年试验中产量均为最低，分别比对照减产了28.1%和16.4%。ZnL3与ZnL4处理的“绿峰”位置向长波段方向发生了“红移”，而ZnL4处理的“红谷”位置向短波方向发生了“蓝移”。在ZnL4处理下，小麦叶片细胞器开始分解，液泡增大，细胞质减少，细胞壁增厚，叶绿体基粒片层混乱，线粒体膜出现解体。逐步回归与通径分析表明，Pn对产量形成起主导作用。RDA分析表明，适宜小麦生长的最佳Zn水平为250 mg·kg-1左右，当土壤中的Zn水平超过500 mg·kg-1时小麦会受到胁迫。

青岛农业大学障碍土壤修复与创新团队曾路生副教授该文章的通讯作者，李思平硕士为该文章第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（41471279）和山东省重点研发计划（2016CYJS05A1-7, 2017CXGC0303）的支持。 

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https://doi.org/10.1016/S2095-3119(21)63‍643-2

Cite the article:

LI Si-ping, ZENG Lu-sheng, SU Zhong-liang. 2022. Wheat growth, photosynthesis and physiological characteristics under different soil Zn levels. Journal of Integrative Agriculture, 21(7): 1927–1940.

转自：植物科学最前沿

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