近日，生命科学与医药学院硕士研究生李沪波和张慧泉以共同第一作者在生态环境领域Top期刊Science of the Total Environment(IF₂₀₂₁=10.753，JCR一区)上发表高水平综述论文：“Effects and Oxygen-Regulated Mechanisms of Water Management on Cadmium (Cd) Accumulation in Rice (Oryza sativa)”。此前，李沪波已在农业领域TOP期刊Rice(IF₂₀₁₉=3.912，JCR一区)上以第一作者发表研究论文“Aeration Increases Cadmium (Cd) Retention by Enhancing Iron Plaque Formation and Regulating Pectin Synthesis in the Roots of Rice (Oryza sativa) Seedlings”。

不同水分管理模式对水稻镉吸收和积累的影响作用差别很大，其中具体的机制尚不明确。以往的研究主要关注不同水分管理模式对土壤镉的有效性、pH值和氧化还原电位（Eh）的影响，但其中的具体作用机制仍不清楚。李沪波等之前发表在Rice上的论文显示，充气（氧）能够有效延缓水稻根系的成熟和衰老，并能够促进根表铁膜（IP）的形成和根系中果胶的合成，增加了镉在根系中的滞留。在此基础上，此综述系统分析了不同水分管理模式影响水稻镉吸收和积累的作用和机制，揭示了O₂在此过程中的重要作用：1）灌溉通过调节根际O₂含量来影响土壤中镉的生物有效性、pH值和Eh；2）O₂通过影响水稻根表铁膜（IP）、径向氧损失（ROL）屏障、根细胞壁和物质流来调控水稻中镉的积累。该综述最终确认O₂是水分管理影响水稻镉吸收和积累的关键因素，并强调O₂不仅通过影响土壤的理化性质来影响水稻对镉的吸收，还能够通过调节水稻自身生理机制的变化来抵御镉毒害。

Fig.1 Effects of flooding on the soil environment in paddy fields A: Chemical changes in acidic soil under flooding treatment.

Fig.2 The relationshipsbetween the ROL spatial pattern and IP spatial distribution on rice roots under hypoxic conditions.

Fig.3 Effects of aeration or/and 50 µM CdCl₂treatments on Fe and Cd content in the IP of rice root.

Fig. 4Mechanisms of O₂affecting Cd accumulation in rice.

上述两篇论文均以浙江理工大学生命科学与医药学院为第一完成单位，李沪波及张慧泉的导师熊杰副教授为文章通讯作者。论文合作单位中国水稻研究所的陶龙兴研究员、符冠富副研究员和杨永杰副研究员参与了论文的指导和修改。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157484

           https://doi.org/10.1186/s12284-019-0291-0