一、课题来源与背景:

     1、课题来源 课题类型：广东省科技计划项目，课题来源单位：广东省科学技术厅，课题名称：水氮耦合介导蔬菜根系对重金属铅胁迫的可塑性响应机制，课题编号：2015A030313571。

     2、课题背景 调整水分和施氮量是蔬菜生产过程常用的农艺措施，目前对二者结合的协同效应主要集 中于水氮互作对蔬菜产量、品质，水肥利用率、碳氮循环等方面的影响研究。但水氮互作对蔬菜重金属累积特性影响的相关研究相对较 少，而植物根系在此过程中的调节机制研究则更为少见。改变用水制度与调整施肥措施协同作用的情况下水氮互作效应对蔬菜重金属铅累积特性有什么样的影响?植物根系在这一过 程中起了什么作用?哪些方面的变化最为关键?这些问题都尚未有明确答案。重金属铅污染农田土壤中，水氮互作对蔬菜生长环境条件的改变必定引起蔬菜根系在生长形态和生理代谢等方面的适 应性变化，也会影响蔬菜对重金属铅的累积特性，但其内在联系以及根系可塑性在此过程中 对蔬菜重金属铅累积特性的调节机制尚不明确。针对我国耕地土壤重金属铅污染和蔬菜铅超标日益严重的现状，探讨重金属铅污染农田土壤中水氮互作效 应对蔬菜铅累积特性的影响及植物根系所起的关键内在调节机制，对修复重金属污染农田土壤和保障水氮资源的可持续性利用和蔬菜质量安全具有重要的理论和现实意义。

     二、技术原理及性能指标（主要研究内容）:

     重金属铅污染农田土壤中，水氮耦合对蔬菜生长环境条件的改变必定引起蔬菜根系在生长形态和生理代谢等方面的适应性变化，也会影响蔬菜对重金属铅胁迫响应及其铅累积特性，但其内在联系以及根系可塑性在此过程中的调节机制尚不明确。本项目拟以能适应不同水分条件且品种较多的蔬菜——空心菜为研究对象，筛选对 重金属铅具有高累积特性和低累积特性的空心菜品种各 1 种进行对比，在铅胁迫土壤中进行盆栽种植(以未受污染的菜园土为对照土壤)，并设置3个水分水平×3个氮肥水平。研究水氮耦合效应下 2 个空心菜品种铅胁迫响应及其铅累积特性的变化 差异，探讨植物根系可塑性(包括形态可塑性、生理可塑性等)在此过程中的调节作用，并通过对比明确根系可塑性中调控蔬菜铅胁迫抗性和铅累积特性的关键性因子。本项目的开展将极大地丰富植物重金属累积规律和抗重金属胁迫机理的研究，也将为改善农田土壤重金属污染状况、合理利用水氮资源并保障蔬菜质量安全提供 理论基础和科学依据。

     三、技术的创造性与先进性:

     本研究将水氮调控这一农业生产中常用的农艺措施与蔬菜重金属污染结合起来，从根系可塑性的角度，探讨水氮耦合效应影响蔬菜安全生产的内在机制，是一个新颖且意义重大的科学命题。另外，通过同种蔬菜不同品种的响应差异对比，找出根系在水 氮耦合效应下调节蔬菜铅胁迫抗性和铅累积特性的关键因子，对揭示蔬菜重金属积规律和抗重金属胁迫机理具有较高的学术价值，并为筛选蔬菜耐重金属品种应对土壤重金属污染提供科学依据。

     四、技术的成熟程度，适用范围和安全性 :

     本研究针对我国耕地土壤重金属铅污染和蔬菜铅超标日益严重的现状，探讨重金属铅污染农田土壤中水氮耦合效应对蔬菜铅累积特性的影响及植物根系所起的关键内在调节机制，对修复重金属污染农田土壤、保障水氮资源的可持续性利用和蔬菜质量安全具有重要的理论和现实意义。通过本项目的实施，主要取得了以下科技成果，包括发表科技论文共计8篇(包括SCI 2篇，核心期刊6篇);提出一套水生叶菜安 全生产控制技术，并据此申请发明专利1项;培养人才4名。相关研究结果，对指导实际生产中应用水氮调控等农艺措施经济有效地改善蔬 菜重金属污染状况具有重要的指导作用。不仅在理论上将丰富水生叶菜重金属吸收累积规律 和重金属污染防治机理的研究;在实践上对保证农产品质量安全，也为地方政府进行蔬菜安全生产技术推广提供了重要的参考依据，具有很好的代表性和广阔的应用前景。

     五、应用情况及存在的问题 调整水分和施氮量是蔬菜生产过程常用的农艺措施，目前对二者结合的协同效应主要集中于水氮耦合对蔬菜产量、品质，水肥利用率、碳氮循环等方面的影响研究。但水氮耦合对蔬菜重金属累积特性影响的相关研究相对较少，而蔬菜根系在此过程中的调节机制研究则更为少见。本研究在这方面进行了大胆的尝试并取得了一系列的研究结论。但涉及的蔬菜品种仅为空心菜一种，在今后的研究中，一方面可将本研究结论在一些广东省主种的蔬菜品种中 进行验证;另一方面，对根系在蔬菜重金属累积过程中所起的作用，可以从更微观的角度进行深入的探讨，如根系细胞壁的结构和功能等在不同水分和氮处理下对蔬菜重金属吸收的调 控机理。

     六、历年获奖情况 无。