贵州省丹寨金汞矿多年的开采和冶炼活动叠加高地质背景对周围耕地土壤环境造成了严重汞污染。我国《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）明确规定，当土壤汞含量超过风险筛选值和管制值后，需对汞污染农田进行安全利用和修复。筛选低积累汞的农作物种类与品种是实现汞污染农田安全利用的有效措施。本研究选择丹寨金汞矿区为研究区域，探究当地主推的不同蔬菜（叶菜类、番茄、架豆、鱼腥草和辣椒）和不同品种水稻对汞的富集能力差异。此外，通过比较低积累汞和高积累汞水稻品种在转录水平的表达模式，初步揭示水稻响应甲基汞胁迫的分子机制。主要研究结果如下：
1.通过室内盆栽实验和野外田间试验研究了5类蔬菜（包括14个叶菜类品种种、4个番茄品种、5个架豆品种、鱼腥草个28个辣椒品种）对土壤汞的富集能力。当土壤和大气汞含量低于50.93 mg/kg和34.00 ng/m3时，鱼腥草和叶菜类蔬菜的可食用部分汞含量普遍高于架豆和番茄。在以上汞污染环境中，所研究的架豆品种中，包括无筋架豆和青龙188，以及番茄品种，包括金石粉玉、红宝石一号、秦蔬101，其可食用部分汞含量均低于我国食品安全标准（GB2762-2012）。真好吃白菜、早熟6号白菜和早熟8号白菜的可食用部分汞含量已基本接近我国食品安全标准，说明在轻度汞污染环境下种植这些品种可能会达到我国食品安全标准。当土壤和大气汞含量分别低于87.16 mg/kg和95 ng/m3时， 19个辣椒品种（辣研11号、国塔168、辣研12号、龙行3号、红辣王、廷乐3号、卓椒新52、长虹363、黔辣8号、辣研504、黔辣10号、国塔169、德龙红艳、海椒27号、骄阳6号、德龙艳玉、长虹青墨、国塔181、常艳2号）的可食用部分总汞含量低于我国食品安全标准。
2.通过田间实验研究了60个品种水稻对土壤总汞和甲基汞的富集特征。结果显示，在分蘖期和灌浆期，水稻根系的总汞含量显著高于茎和叶片，而甲基汞在根系、茎和叶片中的含量则无显著差异；在成熟期，水稻籽粒中的总汞含量显著低于根和叶，而甲基汞的含量则高于其他水稻组织。不同品种水稻籽粒中的总汞或甲基汞含量之间存在差异。所有品种水稻籽粒总汞含量在22.13至122.03 g/kg之间，平均值为51.19 g/kg（n=60），甲基汞含量在11.89至71.76 g/kg之间，平均值则为29.90 g/kg（n=60）。在所有的水稻品种中，宜香907、兆优5455、Y两优1998的籽粒中总汞含量接近国家食品安全标准，呈现出低积累汞的特征。然而，宜优919、太和香糯、乐优891的籽粒中总汞含量较高，呈现出高积累汞的特征。
3.通过水培实验研究了上述筛选出的高积累汞品种（乐优891、宜优919）和低积累汞品种（香两优贵福占）甲基汞暴露后，他们对甲基汞的富集特征以及转录组学特征。结果显示，甲基汞暴露48小时后，香两优贵福占的根、茎、叶的甲基汞含量要显著低于乐优891 和宜优919，其中根系甲基汞含量差异最为明显。对根系进行转录组分析。RNA高通量测序结果显示，与对照相比，乐优891、宜优919和香两优贵福占根系的差异表达基因主要富集于“氨基糖和核苷酸糖代谢”、“糖酵解/糖异生过程”、“苯丙氨酸生物合成过程”、“半胱氨酸和蛋氨酸代谢过程”。与低积累汞水稻品种相比，高积累汞水稻品种根系的差异表达基因主要在谷胱甘肽和氨基酸生物合成等途径中富集。这可能是水稻高积累甲基汞的重要分子机制。
研究结果对构建汞污染农田安全利用策略，保障农作物质量安全具有一定的指导意义。