鐵是植物生長必需的營養(yǎng)元素，其在細胞呼吸、光合作用和金屬蛋白的催化反應過程中發(fā)揮著重要作用。植物有兩種鐵吸收方式，即機理（Strategy）I和機理II。機理Ⅰ是指還原酶首先將Fe3+還原成Fe2+，然后由鐵轉(zhuǎn)運蛋白將Fe2+運輸?shù)街参矬w內(nèi)。機理II是指植物體內(nèi)合成大量的植物鐵載體，并分泌到根際土壤與Fe3+直接結(jié)合，以螯合物的形式轉(zhuǎn)運至植物體內(nèi)。傳統(tǒng)觀點認為，植物只具備其中一種特定的鐵吸收方式。然而近期研究表明，水稻兼具兩種機理。

       為了研究水稻在富鐵與缺鐵環(huán)境下鐵的吸收及轉(zhuǎn)運機理，中國科學院地球化學研究所研究人員與合作者系統(tǒng)研究了高有效態(tài)鐵（Fe3+-EDTA培養(yǎng)液體系）和低有效態(tài)鐵（喀斯特地區(qū)堿性稻田）種植條件下水稻對鐵的吸收轉(zhuǎn)運過程。通過分析土壤、孔隙水及培養(yǎng)液水稻各組織部位的Fe同位素組成，發(fā)現(xiàn)兩種不同種植條件下的水稻Fe同位素分餾方向和尺度具有明顯差異。高有效態(tài)鐵種植環(huán)境中，植物根系Fe同位素組成（d56Fe）比水培液輕 ~0.6‰，且水稻各個組織部位Fe同位素組成變化很大，可達 ~1.5‰。這表明在富鐵環(huán)境下生長的水稻以機理I方式吸收鐵，該過程伴隨著劇烈的氧化還原反應?？λ固氐貐^(qū)堿性土壤條件下的低有效態(tài)種植環(huán)境中，水稻根系Fe同位素組成比孔隙水略微重 ~0.3‰，且水稻各個組織部位Fe同位素組成變化非常有限，這說明在低鐵脅迫環(huán)境下，鐵在水稻中的吸收轉(zhuǎn)運以機理II為主，并且鐵在植物體內(nèi)始終以鐵螯合物的形式轉(zhuǎn)運，該過程無氧化還原反應參與。該研究次采用穩(wěn)定Fe同位素手段研究了不同生長條件下水稻吸收轉(zhuǎn)運鐵過程機制，為調(diào)控水稻鐵元素吸收及其合理利用提供了重要理論支撐；該工作也為金屬穩(wěn)定同位素手段在土壤-植物系統(tǒng)元素遷移與轉(zhuǎn)化研究中的應用提供了較好的范例。

       該研究由環(huán)境地球化學國家重點實驗室研究員劉承帥及其博士生高庭與廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所李芳柏團隊合作完成。成果近期在地球化學領(lǐng)域期刊Chemical Geology 在線發(fā)表。研究工作受到國家自然科學基金項目（41701266, U1701241）、中科院前沿重點項目（QYZDB-SSW-DQC046）資助。