Inverkan av kisel på kadmiumackumulering i vetekärna

Sammanfattning av slutrapport
Kadmium är toxiskt och kan bla ge lungkancer, njurskador och benskörhet. I Sverige kommer 43% av det kadmium (Cd) som dagligen intas från olika veteprodukter. Höga växttillgängliga Cd-halter och att vissa vetesorter ackumulerar mycket Cd i sina kärnor är orsaken. Vi har funnit att kisel kan sänka Cd-halten i kärna med upp till 50%. Syftet med studien var att ta reda på hur Si påverkar den tillgängliga Cd-halten i jorden, bakomliggande orsaken till att Si minskar Cd-halten i vetekorn, samt hur Si påverkar Cd i kärnan. Vi fann att Si binder upp kadmium hårdare i jorden när 160 mg Si per kg jord tillsattes. Kisel ökar också bindningskapaciteten för Cd i rötterna, speciellt till cellväggarna, och minskar därmed transporten av Cd till skott och frö. Minskningen beror även på att endodermis suberiniseras närmare rotspetsen och förhindrar transport av Cd in i xylemet. Kisel påverkar CEC i kärnan men Cd transporten dit minskas så mycket att effekten på Cd i kärnan är försumbar.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Kisel minskar kadmiumhalten i vetekärna

Syftet med studien
I Sverige kommer 43% av det Cd som vi får i oss dagligen från olika veteprodukter. Kadmium (Cd) är giftigt och är känt för att ge lungkancer, njurskador och kan leda till benskörhet. Anledningen till det höga kadmiumintaget från veteprodukter är att vete tar upp kadmium och att vissa jordar har mycket lättillgängligt Cd. Dessutom beror det på vilken vetesort som används eftersom olika sorter ackumulerar olika mycket Cd i sina kärnor. Dessvärre är det oftast vete med hög proteinhalt (som ger hög näringskvalitet) som har den högsta Cd nivån.
På grund av hälsorisken är det viktigt att sänka kadmiumhalten i vetekärna. Vi fann att om vi tillför kisel så kan vi sänka Cd-halten i kärnan med upp till 50%. Detta är glädjande nog speciellt påtagligt i de sorter som ackumulerar höga kadmiumhalter i kärnan och som har hög proteinhalt.
Syftet med detta projekt var att ta reda på hur Si påverkar den tillgängliga Cd-halten i jorden och därmed upptaget i vete, att ta reda på den bakomliggande orsaken till att Si minskar Cd-halten i vetekorn med upp till 50% samt hur Si påverkar Cd i kärnan.

Resultaten
När kisel sätts till jorden så minskar det tillgängliga kadmiumet, som blir mer och hårdare bundet vilket kan bero på att fler bindningsställen bildas. Det kan ta upp till 65 dagar innan effekten kan erhållas. Redan vid 160 mg Si/kg jord erhålls denna effekt. Studien innefattade lerjord, sandjord samt humusrik jord. När kadmium blir hårdare bundet i jorden så blir det svårare för växten att ta upp det genom att kadmiumhalten i jordens porvatten minskar. Vi kunde se att skottens kadmiumhalt minskade när kisel tillförts.
Det kadmium som tagits upp i rötterna får svårare att nå skottet när kisel tillförts. Anledningen till detta är dels att kadmium binds upp till högre grad i cellväggen, dels att mindre mängd kadmium når transportkärlen i växten, xylemet. Det senare beror på att suberiniserad vävnad bildas närmare rotspetsen. Suberinet, som anläggs i cellväggarna är en effektiv barriär mot transport av kadmium i vävnaden.
I kärnan ökar kisel antalet bindningsställen för Cd vilket inte beror på påverkad proteinsammansättning. Logiskt borde detta öka halten Cd i kärnan, men eftersom antalet bindningsställen ökar i större grad i roten minskar Cd-transporten till kärnan vilket resulterar i en lägre halt Cd i kärnan.

Slutsats och råd till näringen samt behov av vidare studier
Målsättning har varit att ta reda på den informationen som behövs för att kunna använda kisel på ett optimalt sätt till att minska kadmiumhalten i vetekorn i en veteodling.
Eftersom kisel stimulerar biomassaproduktionen skulle en kiseltillförsel kunna leda till en stor minskning av Cd i vetekärna samtidigt som avkastningen skulle öka. Ett annat argument för gödsling med kisel är att det ökar resistansen mot patogener och att grödan äts i mindre grad av herbivorer. Dessutom blir växten mer tolerant mot abiotiska faktorer som tex torka, salt och tungmetaller. Men även transport av andra tungmetaller som zink och koppar minskar. Det är därför behov av vidare studier för att utröna hur kisel påverkar upptag av andra mineralnäringsämnen. På så sätt kan kiselgödsel användas så att kadmiumhalten men inte mineralnäringsämnen minskar i kärnan.