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沈阳生态所在木本植物毒物兴奋效应研究上的进展

http://www.chla.com.cn 2016-06-13 来源:沈阳应用生态研究所 作者: 发表评论(0)

  近年来,我国土壤重金属镉(Cd)污染问题日益严重。Cd是最毒重金属元素之一,易被植物吸收,且可通过食物链严重威胁人类健康。植物修复技术是一种新兴的绿色生态技术,它广泛利用植物的新陈代谢活动来固定、提取环境中的污染物质。植物修复技术的核心是找到超富集植物,但现已知的超富集植物存在生物量低、生长缓慢、地域性较强和修复时间较长等缺陷,且研究对象多集中于矿区及草本植物,而对于木本植物的研究甚少。

  基于此,在国家科技支撑计划重点项目支持下,中国科学院沈阳应用生态研究所城市生态组副研究员刘周莉自2005年以来,一直致力于木本植物对重金属Cd富集潜力及生理响应方面的研究。通过室内水培与室外土培相结合的研究方法,经筛选研究发现忍冬(Lonicera japonica Thunb.)在较高浓度的Cd胁迫环境中,不仅能够保持正常的生长,其茎和地上部中Cd含量分别达到344.49 mg kg-1和286.12 mg kg-1,远高于Cd超富集植物临界含量标准(100 mg kg-1),且与一些已发现的超富集植物相比,在更短的时间内根、茎和地上部中能够积累更多的Cd,由此忍冬被认定为一种新的Cd超富集木本植物。

  另外,在研究中还发现低浓度Cd不仅不妨碍植株生长,反而具有一定的刺激作用,这一现象符合毒理学研究热点Hormesis(毒物兴奋)效应特征,而引起研究者关注。一方面,考虑到在实际生活中,人们更多面对的是低浓度重金属的土壤污染问题,比如我国典型的Cd污染区--沈阳张士污灌区,其土壤中Cd平均含量为1.76-7.03 mg kg-1(相当于人工模拟试验中的低浓度胁迫),若在此低污染环境中种植忍冬,既可以保持其很好的生长状态美化环境,又有利于其稳定、持续地吸收积累污染环境中的Cd以净化土壤;另一方面,在高浓度Cd污染环境下,忍冬仍可以保持正常生长,发挥其超富集特性,这对于污染土壤的实地修复具有重要的现实意义。因此开展了国家自然科学青年基金项目(41301340)"忍冬对镉超富集机理及其与Hormesis效应关系的研究",结果表明:Hormesis效应可有效激发植物体内防御系统,增强抗氧化能力、清除自由基,快速诱导保护性依赖产生适应性反应,有助于其超富集特性的发挥,而这在一定程度上与Calabrese and Baldwin、Kaiser等学者在Nature,Science 和Plant Physiology 杂志提出的机制假说吻合。相关研究结果已在国内外杂志上发表,其中在Journal of Hazardous Materials上发表的题为Accumulation and tolerance characteristics of cadmium in a potential hyperaccumulator - Lonicera japonica Thunb 的论文引用频次已达79。

 
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编辑:guoai
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