草酸在超富集植物李氏禾铬耐性中的作用及其代谢调控

重金属铬污染土壤的治理是亟待解决的环境问题，也是重要的社会经济问题。利用植物改良和修复重金属污染土壤是国际环境科学学术界的研究热点之一。阐明超富集植物的重金属耐性机制是提高植物修复效率的基础。本项目以申报者首次发现的铬超富集植物李氏禾为研究对象，瞄准植物铬耐性机理的关键问题，综合利用电子顺磁共振、X射线吸收近边结构谱、同位素示踪和离子色谱等技术研究植物体内铬与草酸的配位结构，揭示铬胁迫与超富集植物草酸生物合成的关系，明确外源草酸对超富集植物铬耐性的影响，寻找影响超富集植物草酸生物合成的关键生理生态因子，探讨通过关键生理生态因子的调控促进草酸生物合成提高植物铬耐性的方法，籍以提高李氏禾对铬污染土壤的修复效率。本项目的研究将为开发李氏禾对铬污染土壤的植物修复技术提供科学依据，既具有重要的学术意义，又具有极大的实际应用价值。

本项目以申报者首次发现的铬超富集植物李氏禾为研究对象，综合利用电子顺磁共振、X射线吸收近边结构谱和离子色谱等技术研究了植物体内铬与草酸的配位结构，揭示了铬胁迫与超富集植物草酸生物合成的关系，明确了外源草酸对超富集植物铬耐性的影响，探讨了通过关键生理生态因子的调控促进草酸生物合成提高植物铬耐性的方法。通过系统研究取得了以下主要结果：（1）铬超富集植物李氏禾能有效地将Cr(Ⅵ)还原成Cr (Ⅲ)，且通过草酸分泌及与铬的络合来减缓环境铬毒。（2）初步推断李氏禾体内草酸的合成途径为光呼吸乙醇酸途径和抗坏血酸途径，乙醛酸可能是李氏禾体内草酸合成最直接的有效前体。（3）铬胁迫下乙醛酸的添加，能显著促进李氏禾体内草酸的分泌，有效缓解铬对李氏禾的毒害并促进李氏禾对Cr的富集作用。（4）探究了影响李氏禾体内草酸生物合成的关键生理生态因子。李氏禾体内草酸合成量随着温度的升高而降低，而环境中CO2浓度升高能显著增加李氏禾体内的草酸含量。外源钙的添加，促进了李氏禾体内草酸的合成，从而提高了李氏禾的铬耐受和富集能力。上述研究成果为提高李氏禾对铬污染土壤的修复效率有重要的理论意义和和实践指导作用。