评估CO2浓度提升对作物重金属积累的影响

CO₂浓度升高是导致全球变暖的重要因素。虽然CO₂浓度增加可能有利于某些作物的生长，但其对作物体内重金属浓度的影响尚存在一定争议。从作物营养的角度来看，重金属被分为必需重金属（如Cu、Fe、Mn、Mo、Ni和Zn）和非必须重金属（如Ba、Cd、Cr、Hg、Pb和Sr）。必需重金属的缺失，不仅影响作物的生长发育，还会造成一系列人类疾病；非必需重金属则会毒害作物，并造成一系列食品安全问题。因此，在全球CO₂浓度提升的背景下，合理分析CO₂浓度提升对作物重金属浓度的影响，对作物大田管理和育种以及人类食品具有重要意义。

近日，四川农业大学小麦研究所联合澳大利亚西澳大学在国际环境科学与生态学TOP期刊Science ofthe Total Environment（一区Top, IF:8.2）发表了题为“Assessing impact of elevated CO₂on heavy metal accumulation in crops: meta-analysis and implications for food security”的研究论文。

作者通过收集1216对观察结果，系统分析了CO₂浓度提升对作物中必需和非必须重金属浓度的影响。通过系统评估发现，CO₂浓度提升会导致农作物Cu、Fe、Mn和Zn浓度的降低，其中谷物减少最为明显，豆类和蔬菜次之；而非必需（有毒）重金属积累的减少不明显。因此，CO₂浓度提升可能导致植物中必需金属/非必需金属的比例不佳，加剧人类饮食中缺乏Fe和Zn引起的“隐性饥饿”的影响。因此，下一步需要政府制定政策，允许植物育种者加大努力，创造具有提高必需微量营养素（特别是锌和铁）营养利用效率的基因型，并解耦必需和非必需（有毒）营养素的协同运输。

四川农业大学小麦所在读博士杨巽喆，澳大利亚西澳大学博士后贠平，中科院武汉植物园已毕业博士赵小祥为论文共同第一作者。四川农业大学周永红教授和西澳大学陈应龙教授也参与了该研究。四川农业大学张海琴教授和西澳大学Sergey Shabala教授为该论文共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、国家留学基金委等的资助。

论文doi:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175949