2019年6月23日，华中农业大学生物质与生物能源团队在Green Chemistry杂志上在线发表了题为“Combined mild chemical pretreatments for complete cadmium release and cellulosic ethanol co-production distinctive in wheat mutant straw”的文章。该研究首次将重金属污染治理和纤维乙醇生产相结合，为修复中低度重金属污染农田和秸秆综合利用提供新思路。
镉是农田污染的主要元素之一，可通过食物链在生物体内积累，引起慢性中毒。植物修复法可有效去除土壤中的重金属，是最具潜力的重金属污染治理方法。该方法利用植物根系吸收重金属，在植物体内积累和富集，降低土壤重金属污染。细胞壁作为植物细胞的重要屏障，在镉的固定中具有重要作用。农作物秸秆富含木质纤维素，可用于生物燃料乙醇生产，替代部分化石能源。
该研究将小麦（ZM9032）及其突变体（ZT5）种植在含镉土壤中，发现成熟小麦秸秆中突变体的镉积累量显著高于野生型，在含镉75 mg/kg的土壤中，突变体秸秆的镉积累量可达8.29 μg/g。通过分析镉处理后秸秆的细胞壁成分，发现纤维素和果胶的含量显著降低，可溶性糖的含量显著升高。通过比较不同的预处理方法，发现稀酸-稀碱两步法处理能够将秸秆中的镉完全提取，将无害化处理后秸秆进行酶解和发酵，生产生物燃料乙醇。该论文为中低度镉污染农田的治理和生物质综合利用提供了新思路。
Green Chemistry是英国皇家化学学会旗下面向绿色化学领域的国际知名期刊，中科院JCR化学1区Top，2018年影响因子9.4。植科院2016级硕士生程亮亮和王令强副教授为该论文的共同第一作者，生科院夏涛副教授为文章通讯作者。该研究获得国家重点研发计划(农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发2016YFD0800804)和国家自然科学基金(31771775)项目的资助。近五年来，我校生物质能团队连续在Nucleic Acids Research, Green Chemistry, Biotechnology Advances, Plant Biotechnology Journal, Biotechnology for Biofuels, Applied Energy, Bioresource Technology, Journal of Experimental Botany等国际知名杂志上发表40余篇SCI论文。
Fig. 1 模式图
Fig. 2 含镉小麦材料的纤维素乙醇生产及镉的释放
通讯员：韦璐瑶 张艳青 朱杰俊
审核人：王艳婷
