物种根际互作对作物摄收和积累重金属铅的影响机理

作物从污染土壤吸收积累的铅，可通过食物链进入人体，危害人类健康，因此，研究影响农作物吸收积累铅的机理，降低铅在粮食作物，尤其是目的器官中的积累有重要意义。国内外和我们的前期研究表明，植物种间相互作用可改变共存植物对土壤铅的吸收和积累，但其机理需要作进一步研究。本项目通过设计不同程度的植物相互作用的控制实验，研究：（1）种间根系无相互作用、根系部分相互作用和根系完全相互作用下，共存植物吸收铅总量的差异和规律；（2）不同程度种间根系相互作用下，根系分泌物总量和种类、菌根真菌的变化趋势以及种间相互作用对根际环境的影响；（3）不同程度种间根系相互作用下，根际土壤重金属铅各形态的浓度以及种间根系相互作用对土壤铅活化或钝化效应。研究结果将揭示植物种间根系相互作用通过影响土壤铅活化或钝化从而影响植物吸收积累铅的机理，对如何降低土壤铅在植物（尤其是食用性植物）的积累有重要意义。

作物可从污染土壤吸收重金属元素，积累在植株体的各个部位包括籽实部分，对人类健康产生影响。本研究围绕一个科学假说“植物间相互作用产生的化学生态过程是否改变重金属的吸收与转运？”开展研究。项目按计划完成，取得以下研究进展：（1）初步阐明种间根系相互作用下共存植物摄收和积累铅和隔的规律。与豆科植物间隔种植的茄科、十字花科和甘蓝、禾本科植物，隔的吸收和积累均显著提高而铅则显著降低，这些研究结果发表在Journal of Environmental Sciences (2011, 23(3) 453–460, 2012, 24(3) 396–6)上；（2）揭示种间根系相互作用对根际环境的影响。与豆科植物间隔种植，根际环境发生变化，根际土壤pH降低，铅和镉的生物有效态增加，根际土壤微生物群落结构发生变化，重金属铅对微生物功能类群多样性的影响减弱，铅污染土壤多个共存植物的根际土壤微生物活性提高，这些研究结果发表在Journal of Environmental Sciences (2012, 24(3) 396–6)上。(3) 实验证实豆科植物显著增加partner植物对的镉摄收。年的田间实验发现，豆科植物显著提高了partner植物（禾本科、茄科、十字花科）食用部分镉的含量， Mesocosm实验进一步验证豆科植物提高玉米5种基因型籽粒镉含量。这些研究结果发表在Journal of Environmental Management (2012,93:22-30)和Plos One (2012, 7:e42944)上。（4）Microcosm实验揭示豆科植物显著增加partner植物对的镉摄收的可能机理是豆科植物降低根际土壤的pH从而曾加土壤有效镉的有效性，研究结果发表在Plos One (2012, 7:e42944)上。上述研究首次证实与豆科植物间隔种植，作物食用部位Cd的含量有增加的潜在风险，即使在土壤镉污染程度很低的情况下。由于基于豆科植物的作物间作系统很普遍，因而研究结果对作物安全生产有重要指导意义。.项目发表SCI论文4篇，国内核心期刊1篇；培养研究生3人，其中已毕业博士1名、毕业硕士1名。项目实施过程中举办“农产品生产安全保障技术体系”全国性学术会议 (2012)；项目负责人及项目组成员参加国内外学术会议，并作大会报告3次。