溶解态Fe(II)抑制小麦镉吸收转运的分子机制及其在食品安全中的应用

为解决Fe(II)对小麦镉(Cd)吸收调控机制不明确的问题，研究人员通过同步辐射(SR)、傅里叶红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)等技术，揭示了Fe(II)通过根际钝化(78% Cd固定)、细胞壁结合(依赖果胶/磷酸盐)及基因下调(如CaCl2 -提取态Cd降低45.4%)三重机制抑制Cd迁移，为重金属污染农田的食品安全防控提供新依据。

　　

当小麦根系遭遇镉(Cd)污染时，溶解态二价铁(Fe(II))化身"重金属卫士"展开多重防御：在5 μmol L^?1
Cd(II)环境下，Fe(II)会催化形成非晶态三价铁氧化物(Fe(III))，像磁铁般将78%的Cd(II)牢牢锁在根表；细胞壁则变身"分子筛"，其果胶和磷酸盐组分在Fe(II)加持下对Cd(II)实施精准捕获。更有趣的是，当Fe(II)浓度飙升至1000 μmol L^?1
时，根部内皮层会构筑木质素"铜墙铁壁"，彻底阻断Cd(II)的运输通道。基因层面同样暗藏玄机——随着Fe(II)浓度从15升至1000 μmol L^?1
，Cd吸收相关基因集体"沉默"，导致CaCl₂
可提取态Cd骤降45.4%。不过在高Cd(15 μmol L^?1
)胁迫下，Fe(II)的"降镉魔法"会因根际Cd超载和基因表达反弹而减弱。这项研究犹如破解了植物界的"重金属防御密码"，为从分子层面保障粮食安全提供了关键技术参数。