日前,中科院合肥研究院固体所环境与能源纳米材料中心研究人员发现,可利用纳米羟基磷灰石降低重金属铅离子在水稻根系中的迁移,最终达到对铅离子的固定作用。

  土壤中铅被水稻根系吸收后,会向地上部转移,并在籽粒中富集,严重影响了稻米品质和食品安全。如何减少铅在土壤-水稻系统中的迁移,并降低其通过食物链对人类健康的潜在威胁,一直是困扰科研人员的难题。

  科研人员设想,通过在水稻根部形成可以吸收固定铅的材料,增强水稻根部对铅的过滤功能,减少铅向地上部的运输,可有效降低籽粒中的铅含量。

  纳米羟基磷灰石(nHAP)对铅具有较强的吸附能力,由于在纳米尺寸范围内,它拥有非常大的比表面积和高密度的活性位点,因此被广泛用于水体和土壤中铅污染的修复。但是,纳米羟基磷灰石在水稻体内的迁移转化过程及其在水稻根部对铅的固定机制尚不清楚。

  为此,固体所环境与能源纳米材料中心研究团队研究了水培条件下nHAP在水稻根细胞中的传输与分布,并探讨了nHAP降低铅在水稻体内的毒性和迁移性方面的机制。研究结果表明,nHAP进入水稻根部后可以作为阻挡层捕获铅离子,抑制其从根部向地上部的转运,进而降低铅的生物毒害。其固定机制主要体现在通过水稻根细胞中存在的nHAP与铅离子结合,并将它转化为根细胞中的铅沉积物,一方面减少铅离子对根部正常生长的干扰,另一方面减少铅离子向地上部分的迁移,最终达到对铅离子的固定作用。

  这项研究对保证区域农产品安全、提高稻米质量、保障人体健康等具有重要意义。

  (责任编辑 何菲菲)