解剖学适应性与金属螯合策略：提高小麦品种在重金属污染环境下的产量稳定性和抗逆性

《Microscopy Research and Technique》：Anatomical Adaptations and Metal Sequestration Strategies for Improved Yield Stability and Stress Tolerance in Wheat Cultivars Under Heavy Metal Contamination

　　小麦重金属毒害的生理响应与品种耐性机制研究

　　

摘要

工业活动产生的重金属污染通过影响小麦等作物的生长，威胁全球粮食安全。本研究通过水培和田间试验，探讨了重金属（砷、镉、铬、镍和铅）对两种小麦品种Pak-13和SKD-1的生理、解剖及农艺特性的影响。在水培实验中，植物在含有重金属的溶液中生长了21天。解剖学研究显示，在重金属胁迫下，根内皮层、木质部、皮层和星状细胞的厚度显著增加。镉暴露导致Pak-13的薄壁组织膨胀，而镍和铅则导致SKD-1的皮层溶解。两种品种在重金属作用下均表现出叶片组织增厚现象，其中SKD-1的结构适应能力更强。田间试验结果表明，重金属胁迫显著降低了小麦的产量：Pak-13的产量分别减少了60.94%（镉）、91.96%（镍）、62.68%（铬）、27.45%（砷）和92.62%（铅）；SKD-1的产量分别减少了2.40%（镉）、77.48%（镍）、66.83%（铬）和86.76%（铅）。田间数据还显示，Pak-13的每株分蘖数和每穗穗长等指标有所下降，而SKD-1在砷胁迫下产量增加，在镉、镍和铅胁迫下生物量产量提高，表明其具有更好的耐受性。本研究强调了解剖学适应性在理解金属胁迫耐受性方面的作用，SKD-1表现出更强的抗性。这些发现对于培育具有更强重金属毒性耐受性的小麦品种、促进受污染地区的可持续农业发展具有重要意义。

研究亮点

1. 重金属（砷、镉、铬、镍、铅）对小麦的生理、解剖结构和产量有显著影响。
2. 水培实验表明，镉暴露使Pak-13的薄壁组织膨胀；镍和铅导致SKD-1的皮层溶解。
3. 两种品种在重金属胁迫下叶片均出现增厚现象，其中SKD-1的结构适应能力更强。
4. 田间试验结果显示Pak-13的产量大幅下降，而SKD-1的产量和生物量保持稳定。
5. SKD-1更强的耐受性和解剖学适应性表明其更适合在受污染的环境中种植。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据获取声明

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