超富集植物同源多倍体诱导及其修复性能研究

土壤重金属污染是国内外面临的重大环境问题。而植物修复技术被认为是有希望解决该问题的绿色环保技术。超富集植物的生物量、富集和耐受重金属的能力则是决定植物修复效率的关键因素。本项目利用多倍体植物普遍存在巨大化、矿质和营养元素含量增加、抗逆性增强等特性，提出诱导超富集植物同源多倍体提高植物修复效率的新思路。主要研究内容包括：（1）以超富集植物李氏禾、商陆和短毛蓼为研究对象，明确秋水仙素诱导超富集植物同源多倍体的处理浓度、处理时间和处理方式，建立能较快获取超富集植物同源多倍体的方法。（2）筛选生物量大和重金属抗性强的超富集植物同源多倍体，并建立稳定的无性繁殖体系。（3）从生物性状、富集能力、抗性生理和吸收动态等方面评价超富集植物同源多倍体对重金属污染土壤的修复性能。上述研究对土壤重金属污染的治理，土地资源的保护与持续利用都有重要的理论和现实意义。

植物修复技术被认为是最有希望解决土壤重金属污染问题的方法。超富集植物的生物量、富集和耐受重金属的能力是决定重金属污染土壤植物修复效率的关键因素。本项目提出利用多倍体诱导技术提高植物修复效率的新思路，探索秋水仙素诱导锰超富集植物商陆和青葙产生同源多倍体的方法，筛选生物量大和富集能力强的商陆和青葙的同源四倍体植株，评价超富集植物四倍体对重金属污染土壤的修复性能。上述研究取得如下原创性成果：（1）以0.06%的秋水仙素浸种24h是诱导商陆和青葙多倍体的最佳方法，诱导率可达到90%以上；（2）利用组织培养可得到稳定的商陆和青葙同源四倍体，体细胞染色体数分别为2n = 4x = 72和2n = 4x = 108；（3）商陆和青葙四倍体植株较二倍体植株，茎矮而粗，叶片宽厚，叶绿素含量和光合效率高；（4）在锰胁迫下，商陆四倍体生物量较二倍体增加了42%，地上部分锰含量提高了45%以上，锰的修复效率提高了1倍以上;（5）青葙四倍体植株较二倍体植株，叶面积增加了83%，生物量提高49%，锰积累量提高了81%。上述研究成果，证明了同源多倍体诱导技术可以提高超富集植物的修复性能。这为提高重金属污染土壤的植物修复效率提供了新的途径。