李氏禾根细胞对铬的吸收和跨膜转运机制研究

重金属污染的治理是亟待解决的环境问题，也是重要的社会经济问题。植物修复技术作为重金属污染治理的重要手段，是国际环境科学学术界的研究热点之一。阐明超富集植物对目标金属的吸收机制是提高植物修复效率的必由之路。本项目以国内首次发现的铬超富集植物李氏禾为研究对象,瞄准植物的铬吸收机理这一关键问题,从铬超富集植物李氏禾的根细胞入手，拟采用能量代谢抑制手段和膜片钳技术，研究李氏禾根细胞对铬吸收的方式；利用气质联用技术和平衡提取法，探明李氏禾主要的根分泌物及其对土壤铬的活化作用；通过营养缺失、离子通道抑制和离子间的竞争吸收关系，探讨李氏禾铬吸收相关的跨膜转运途径。该项目的研究将为进一步阐明超富集植物吸收和转运铬的分子生物学机制奠定基础，为提高铬污染土壤的植物修复效率和铬营养元素的生物强化提供科学依据，既具有重要的学术意义，又具有极大的实际应用价值。

植物修复技术作为重金属污染治理的重要手段。而阐明超富集植物对重金属的吸收机制是提高植物修复效率的关键。本项目以新发现的超富集植物李氏禾为对象，通过能量抑制和离子竞争吸收实验，研究了李氏禾根部对铬的吸收的方式和途径；借助微电极技术，获取了李氏禾根部吸收铬的电化学信息；利用气质联用技术和高效液相色谱技术，分析了李氏禾根分泌物的组分；并通过提取法，研究了根分泌物对难溶性的铬的活化作用。上述研究取得如下重要成果：（1）发现了李氏禾对Cr(III)的吸收同时存在被动过程和主动过程；（2）揭示了李氏禾对Cr(III)的主动吸收与高价铁吸收体系有关；（3）揭示了李氏禾对Cr(VI)的吸收与硫酸根和硝酸根的吸收途径有关；（4）查明了李氏禾根分泌物存在大量低分子有机酸，并且可以活化土壤中难溶性的铬；（5）提出磷素可以提高李氏禾根部对铬的吸收，并促进铬向地上部分转运。上述研究成果，为进一步阐明超富集植物吸收和转运铬的分子生物学机制奠定了基础，为提高铬污染土壤的植物修复效率提供新的思路。