Si对红树植物抗耐重金属的内源与环境调节机制的解析

Si是地壳中含量第二丰富的元素。我们的前期研究表明:外源Si能够显著提高红树植物对重金属Cd的耐受性，项目拟就Si对红树植物抗耐重金属的内源因子与外源环境要素调节机制进行深入、系统的解析。研究Si对重金属进入植物的外部环境机制与重金属在植物体内运转、结合、累积过程与机理的作用，揭示红树植物对重金属的耐受性机制及其关键影响因子。阐明红树植物的生理过程或代谢过程中Si对重金属生物有效性的作用及其关键影响因子。对化学提取分离的络合肽金属进行耦合分析，结合能量弥散X射线光谱（ EDXS ）和扫描电镜对重金属与Si进行定位分析，微观解析Si对重金属进入植物体的阻滞机理。解析红树植物体内是否存在硅-重金属复合物，揭示Si对红树植物重金属区域化分布的影响及机制。

硅对一些植物生长发育有益，能够显著提高植物的耐逆性，尤其能够增强一些植物的抗重金属性的能力。本项目在已对硅影响红树秋茄镉亚细胞分布等研究进展的基础上，以白骨壤和桐花树为研究对象，通过盆栽实验，对硅介导红树植物重金属耐性机制方面进行进一步系统研究，探讨硅对红树植物耐受镉胁迫的机制，寻觅红树植物对重金属的耐性机制和影响耐性的关键因素，为红树林生态系统重金属污染治理和红树林作为生物修复系统提供新的理论依据。主要研究结果概括如下：.1、追踪痕量重金属，研究了硅介导的重金属在植物体内的转运特征和赋存特征规律，结果显示外源硅显著降低各器官镉的累积浓度；硅均增强白骨壤幼苗细胞壁对重金属镉的吸附能力，通过区隔化作用，抑制重金属的质外体运输，一定程度上改变重金属在植物体的区域化分布，有利于避免重金属对细胞原生质的毒害。.2、研究硅介导的植物体内有机酸代谢和根际分泌物的动态变化，结果显示镉胁迫显著降低白骨壤幼苗各器官和根系分泌物中低分子量有机酸含量；硅对有机酸代谢的影响随镉处理水平不同而不同，在对照和低浓度镉处理下，硅对各器官有机酸含量影响不显著或降低其含量，高浓度镉处理下，硅显著增加叶片和茎部有机酸总量，显著增加根系分泌物中柠檬酸含量；白骨壤各器官和根系分泌物有机酸含量两两间显著相关。由此推测硅是白骨壤生长的有益元素，硅缺乏造成的营养胁迫促使植物体内有机酸代谢做出响应；硅促进高浓度镉处理下植物体内的有机酸代谢，对缓解白骨壤镉毒害效应具有重要意义。.3、研究硅介导的红树植物根和叶片解剖结构，探讨解构变化与植物体镉累积、根系泌氧以及硅缓解效应之间联系。实验结果显示硅通过影响叶片解剖结构从而缓解镉胁迫对植株水分代谢和光合作用的抑制；硅促进镉胁迫下根系质外体壁垒的发育，进而降低根对镉的吸收；硅对根系中柱木质部发育的促进作用缓解了镉胁迫对水分代谢的抑制作用。硅的添加显著增加两种红树植物根系锰膜含量，而显著降低镉胁迫下铁膜含量。但硅对白骨壤和桐花树根系泌氧总量影响不一致，硅显著增加白骨壤根系泌氧总量而显著降低桐花树根系泌氧总量。.研究在结题前在已经在《Environment Pollution》、《Journal of plant growth regulation》等刊物上发表SCI收录论文12篇。培养博士生三名、硕士生三名