小麥胚乳鋅積累路徑和鋅的生物強化研究

《小麥胚乳鋅積累路徑和鋅的生物強化研究》是依託揚州大學，由王雲霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：小麥胚乳鋅積累路徑和鋅的生物強化研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王雲霞
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

增加糧食作物籽粒中微量元素的含量（生物強化）被認為是解決人類微量營養元素不足的有效途徑。鋅（Zn）是人類最易缺乏的微量元素之一，目前Zn生物強化的主要制約因素是我們對控制籽粒中胚乳鋅積累的相關生理機制沒有足夠的了解，而這主要歸因於研究手段的局限。利用能夠對固體微區進行元素含量定量分析的雷射剝蝕電感耦合電漿質譜儀（LA-ICP-MS），前期研究發現小麥鋅生物強化的關鍵是如何提高胚乳鋅的含量。本項目採用離體穗培養技術、穩定同位素70Zn和LA-ICP-MS 聯用，動態追蹤Zn進入小麥胚乳的路徑，研究Zn螯合物或Zn共運輸物質對胚乳鋅積累的效應，探索增加小麥胚乳鋅含量的方法；研究Zn與有毒重金屬元素在小麥籽粒中的共分布情況及其調控途徑，評估Zn生物強化的風險。上述研究將在小麥胚乳鋅的積累途徑和相關機理方面取得創新性認識，進而為經濟、有效、安全地解決人類鋅營養問題提供新的信息。

結題摘要

鋅（Zn）是人類最易缺乏的微量元素之一。增加糧食作物籽粒中微量元素的含量（生物強化）被認為是解決人類微量營養元素不足的有效途徑。要想安全有效地提高糧食作物可食用部位的鋅濃度，需要更好地了解鋅在籽粒內的運輸和分配特點，建立調節穀粒鋅含量的方法，並明確鋅生物強化可能帶來的風險。本項目以重要穀類作物小麥為試驗材料，設定大田和盆栽試驗，利用雷射剝蝕電感耦合電漿質譜儀（LA-ICP-MS）和離體穗培養等技術，研究花後不同時期鋅處理對小麥籽粒鋅含量、積累和運輸的影響。主要結論有：花後葉面施鋅（0.1%至0.4% ZnSO4）不僅大幅增加現代小麥品種籽粒不同組分的鋅濃度，而且使鋅的有效性明顯增加，是一種快捷有效的生物強化手段。小麥離體穗培養試驗表明，鋅元素在穗軸和籽粒部位之間存在明顯的運輸障礙，但這種障礙品種間存在很大差異:富鋅小麥青紫1號顯著小於普通小麥揚麥17號。用LA-ICP-MS法研究小麥元素的共分布，結果發現小麥籽粒中鋅、銅、錳和磷濃度的空間變異很大，且在穀粒不同部位中的濃度變化存在明顯的共分布特徵。進一步研究發現，輕微重金屬污染，即對小麥產量沒有明顯影響的重金屬複合處理，可使籽粒特別是人類食用部位胚乳中的重金屬元素含量均明顯增加。說明，小麥生物強化實踐中，在增加有益營養元素的同時亦存在有毒重金屬超標的風險。上述發現是小麥生物強化領域的新進展，為經濟、有效、安全地解決人類鋅營養問題提供了新的實驗依據。