桑-蚕系统对重金属污染土地的安全利用和修复潜力

蚕桑产业在中国、印度等国家的农业农村发展中占有重要地位，为经济增长、可持续发展和文化传承做出了突出贡献。除了提供高品质蚕茧以支撑丝绸工业外，桑-蚕系统中的桑（根、枝、叶、果）、蚕（蛹、茧）甚至排泄物（蚕沙）等生物质资源在生态、食品、饲料、医药、新材料等领域展现出巨大的开发价值。据统计，中国蚕桑全产业链年总产值超过3000亿元，解决了超过2000万农村劳动力的就业问题。然而，由于人口增长和耕地减少，扩大桑树种植规模在传统耕地上面临着与粮食作物竞争的矛盾。与此同时，中国城市工矿场地周边耕地受到严重的重金属污染，污染区面积接近亿亩，对这些地区进行重金属污染防治和安全利用是国家的重大需求。近年来，重金属胁迫下的蚕桑相关研究逐渐增多，利用桑-蚕系统对重金属污染土壤进行安全利用和修复备受关注。

2024年4月15日，基地科研团队在线发表了题为“Safe utilization and remediation potential of the mulberry-silkworm system in heavy metal-contaminated lands: A review”的论文，系统总结了过去重金属胁迫下“土壤-桑-蚕系统”（SMSS）的主要研究内容和应用实践，探讨了影响SMSS安全利用的因素及其对重金属污染土壤的修复潜力，并从分子育种角度提出了未来相关研究的建议。

该研究发现：（1）桑树具有良好的重金属耐受性，吸收的重金属主要积累在根部且向地上组织转运能力弱，加上家蚕摄入的大部分重金属通过蚕沙排出体外，故家蚕体内及其蚕茧的重金属含量极低，是SMSS安全利用的重要基础；（2）基于桑蚕产品重金属安全含量的国家标准和SMSS不同部位重金属的生物富集系数，确定了SMSS安全利用土壤重金属浓度范围；（3）基于影响SMSS重金属耐受和积累的多种因素，提出了一个决策模型，以指导SMSS在污染地区的应用；（4）高通量重金属检测、多组学和大数据分析、基因编辑等新技术对创制更适合重金属污染地区桑蚕品种具有重要推动作用。