重金属低积累药用植物的低积累机理及安全生产的调控

Chinese medicine is the treasure of our country, is attracting more and more people's attention and recognition, at the same time, the problem of security, have been paid more and more attention. Herbal medicinal plants is the source of Chinese medicine, its security has attracted widespread concern. In order to guarantee the safety in production of medicinal plants, the screening and breeding medicinal plants with low Cd、Pb accumulation is believed as one of the most reasonable and effective pathways. The pot-culture experiment and field-culture experiment were conducted to select the low accumulation of Cd and Pb medicinal plants——Ocimum basilicum、Antirrhinum majus and Pharbitis nil qianniuhua. Meantime, from the view of the soil-plant, we clarified medicinal plant physiological and biochemical basis and the mechanism of low accumulation in heavy metal. With further study on medicinal plant, we explore repaired mechanism of degradation in the anti-oxidative enzymes of medicinal plant and root exudates, and analysis the effective method in reducing heavy metal biological validity in soil, and offered favorable scientific basis in phytoremediation of heavy metal contaminated soil.

中药是我国的传统瑰宝，备受世界各国青睐。然而，随着种植场地土壤重金属污染问题的日益突出，其安全性也日益受到人们的普遍关注。药用植物作为中药的源头，为了保证其安全生产，筛选和培育具有Cd、Pb低积累特征的药用植物品种，是当前有效的途径之一。本项目采用土壤盆栽与大田实验相结合的方法，主要以药用植物作为研究对象，针对已筛选出的Cd、Pb污染条件下的低积累药用植物——罗勒、金鱼草和牵牛花 ,从土壤-植物系统的角度出发，研究并阐明低积累特征的药用植物生理生化基础与低积累机理；通过对药用植物重金属污染修复过程的研究，从深层次、不同角度探索药用植物安全种植的调控措施，进而深入分析有效降低重金属在土壤中生物有效性的机制与方法，为药用植物安全种植和重金属污染防治提供科学依据与技术支撑。

药用植物对重金属胁迫的耐受及超富集特性，不但影响植物的生长发育，还会影响中药材的品质，直接影响中药材的安全性。本课题通过以药用植物作为研究对象，针对已筛选出的Cd、Pb污染条件下的低积累药用植物----罗勒、金鱼草和牵牛花 ,从深层次、不同角度探索药用植物根系分泌物的降解修复机理，根系分泌物的代谢变化揭示了植物对镉胁迫的主动防御机制:氨基酸对镉的螯合/排除作用；柠檬酸对镉离子螯合/络合和沉淀的调节，研究并阐明低积累特征的药用植物生理生化基础与低积累机理；进而筛选到具有良好效果的改良剂，加入鸡粪+过磷酸钙+石灰后，使土壤pH值增加了2.69，比未加改良剂处理下的Cd有效态含量降低了42.24%。从而达到降低重金属在药用植物体内的积累，能够保证其在重金属污染土壤中的安全生产调控。综合上述结果，本研究为药用植物修复重金属污染土壤奠定了坚实的工作基础。项目资助申请专利1项，待发表SCI论文两篇。培养本科生6名，都已经顺利通过答辩并毕业。项目投入17万元，支出11.8359万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费5.1641万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。