近日，我院杨远老师在期刊Applied Soil Ecology上发表了题为“Effects of seed priming with different concentrations and forms of silicon on germination and growth of rice under cadmium stress”的研究论文（https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2025.105947）。该研究利用浸种技术，通过评估水稻的生长指标、镉分布、抗氧化系统活性和离子组学反应，来探究外源硅（包括无机硅、 有机硅和纳米硅）预处理对Cd胁迫下水稻萌发和生长的影响。

研究发现，外源硅预处理可提高水稻的抗镉能力，其中无机硅效果最佳。具体表现为提高发芽率和幼苗生长，减轻氧化损伤，降低组织中的丙二醛（MDA）浓度，减少Cd吸收，阻止Cd向可食用部分的转移。

图1在（a-b） IS、（c-d） OS和（e-f） NS处理3周后，水稻组织中Cd在茎部（右）和根部（左）的积累

结合离子组学研究发现，Cd胁迫下，除K、P、Mn、Mg、B等主要元素外，其他元素在根系中积累较多。根部与茎叶的元素组成差异显著，尤其根部对Cd的响应更为明显。各类型硅肥对水稻离子组学的影响较为相似，但在根部表现出不同的硅利用效率。PCA分析揭示，Cd与Cu、Fe等元素呈正相关关系，而与有利于水稻生长的4种元素（K、Mn、Mg、P）呈负相关。研究表明， 植物表面的Si和Cd之间存在吸收竞争，Si可能通过竞争吸收抑制Cd的积累，提供了Si在减轻Cd毒性方面的潜在作用。

图2 Cd胁迫下硅浸种对水稻幼苗根和茎叶元素含量热图与聚类分析

图3 水稻离子组主成分分析得分图：(a)所有水稻组织；(b) Cd胁迫下水稻根和茎叶部；(c) Cd胁迫下水稻茎叶部

我院杨远副教授，刘欣博士为通讯作者，2022级环境科学与工程硕士研究生谭焱为第一作者。合作者包括来自中国科学院地理科学与资源研究所杨潇研究员、天津华北地质勘查局张友军研究员、圣地亚哥德孔波斯特拉大学Avelino Núñez-Delgado学者、我校杜辉辉副教授、吴志斌副教授。

本项目得到了国家重点研发青年科学家项目（No.2023YFD1702700）、国家自然科学基金（No. 42077380, U20A2086, 42107308）和湖南省重点研发计划（No.2023NK2029,2024AQ2006, 2024JK2159）等项目支持。

作者简介

通讯作者：杨远，男，博士，1987年生，副教授，湖南省重点研发计划首席科学家，毕业于中南大学化学化工学院分析化学专业，2017年入湖南农业大学资源与环境学院工作。主要从事新污染物快速检测技术研发及其环境效应研究。主持国家自然科学基金项目、湖南省重点研发计划、中国博士后基金、湖南省自然科学基金等项目、湖南省教育厅重点项目等，先后在Environmental Science & Technology、Analytical Chemistry、Talanta、Journal of Hazardous Materials、Science of The Total Environment、分析化学等杂志发表研究论文20余篇，2021年起担任《中国无机分析化学》（中文核心期刊）青年编委，担任ACS Nano、Analytical Chemistry、Journal of Hazardous Materials等多个期刊审稿人，担任湖南省环境检测行业协会副会长。

第一作者：谭焱，女，湖南农业大学环境与生态学院2022级硕士研究生，环境科学与工程专业，导师杨远副教授。主要研究方向为铂纳米颗粒（PtNPs）对植物生态毒性的影响及其环境行为。包括酶消解-单颗粒-电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS），用于定量测定农产品中PtNPs的粒径分布和颗粒数量浓度，以及PtNPs在植物中的积累、迁移、转化过程及生态毒性效应分析。