近期，技術(shù)生物所吳麗芳研究員課題組在研究植物對重金屬鎘抗性調(diào)控機(jī)理方面取得進(jìn)展。該研究發(fā)現(xiàn)一種重要生物激素褪黑素，可顯著增加植物對重金屬鎘抗性，施用褪黑素的植物在含重金屬土壤上的長勢、產(chǎn)量等重要農(nóng)藝性狀得到顯著提高。該成果為土壤重金屬污染綜合治理提供了新途徑，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于國際期刊Molecules（doi: 10.3390/molecules23040799）。

　　重金屬鎘污染是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)難題。重金屬鎘不僅影響植株的生長和產(chǎn)量，還在植株和果實(shí)中積累，攝入后嚴(yán)重威脅人和動物健康。目前修復(fù)重金屬污染土壤主要通過物理、化學(xué)和生物方法，其中生物方法溫和，主要通過植物或微生物吸收轉(zhuǎn)移或鈍化作用去除重金屬，然而，重金屬對植物脅迫作用會降低植物產(chǎn)量，影響清除效率。此研究為通過增加作物生物量提高重金屬清除效率提供新思路。目前，課題組已開展技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研發(fā)，預(yù)計產(chǎn)品應(yīng)用成本約15元/畝，有產(chǎn)業(yè)化前景。

　　通過研究發(fā)現(xiàn)，植物中存在一系列褪黑素合成關(guān)鍵基因，這些基因表達(dá)水平和內(nèi)源褪黑素合成受重金屬鎘脅迫后表達(dá)上調(diào)，褪黑素進(jìn)一步激活內(nèi)源過氧化物清除系統(tǒng)，特異性地增強(qiáng)APX和SOD兩種抗氧化酶表達(dá)，從而提高抗逆能力。研究還發(fā)現(xiàn)褪黑素可顯著促進(jìn)植物根生長，增強(qiáng)植株逆境抗性。該研究對闡明新型植物激素-褪黑素在植物逆境調(diào)控上的作用具有重要意義。

　　該研究工作得到了中科院第二糧倉“STS”項(xiàng)目、安徽省重大項(xiàng)目、安徽省自然科學(xué)基金等支持。

　　褪黑素調(diào)控植物抗重金屬鎘脅迫機(jī)制圖