多金属富集植物李氏禾对铜的富集机制研究

The remediation of heavy metals polluted environment is an urgent issue in China. Phytoremediation is an economic and environmentally friendly remediation approach to clean up heavy metals contaminated soil or water using plants. Finding hyperaccumulator and investigating the mechanisms of absorption and detoxification are basic issues for phytoremediation. Verifying whether the Leersia Hexandra Swartz is the Cu hyperaccumulator or not, and investigating the absorption and detoxification mechanisms are the main task of this study. Inhibiting ion channels and suppressing energy to study Cu uptake and transport mechanisms. Using differential centrifugation method to identify Cu concentration in subcellular. The chemical species of Cu in different tissues will be analyzed by sequential extraction procedure. The relationship between Cu concentration and antioxidant enzyme activities, metallothionein (MT) content and phytochelatins (PCs) content will be set up. Summarizing and comparing the study results of Cu-accumulation and Cr-accumulation by Leersia Hexandra Swartz, is helpful to understand the absorption and detoxification mechanisms of multi-metal hyperaccumulate phenomenon. The results of this study should provide scientific basis for Cu-Cr contaminated water and soil remediation by Leersia Hexandra Swartz.

重金属污染环境修复是亟待解决的重大环境问题。植物修复技术被认为是治理重金属污染土壤和水体最经济有效的手段。寻找重金属(超)富集植物并了解其富集机理是开发植物修复技术的前提和基础。本项目以铜、铬等多重金属(超)富集植物李氏禾为对象，验证其是否为铜的超富集植物，并探明李氏禾对铜的吸收和生理解毒两个关键过程。采用通道抑制和能量抑制手段，探明李氏禾对铜吸收的离子通道和转运方式；通过差速离心和连续提取技术，研究铜在李氏禾体内的亚细胞分布及化学形态；通过分析抗氧化酶活性及金属硫蛋白、植物络合素含量，研究这些物质在李氏禾解铜毒过程中的作用。将本项目成果与李氏禾富集铬的相关研究相结合，有助于认识多重金属(超)富集现象及同一种植物对不同重金属的吸收、解毒机制，可为开发李氏禾修复铜、铬复合污染环境的植物修复技术提供科学依据。

重金属污染环境修复是亟待解决的重大环境问题。植物修复技术被认为是治理重金属污染土壤和水体最经济有效的手段。寻找重金属(超)富集植物并了解其富集机理是开发植物修复技术的前提和基础。本项目以李氏禾为对象，经水培和土培实验探明其虽不属于铜超富集植物，但其具有较强的富集能力，在铜污染的水体和土壤的修复研究中有很大的价值。本项目探明李氏禾根系吸收铜是与Ca2+通道紧密相关，但是可能不通过K+通道来进行，同时可能存在主动吸收的机制；研究表明李禾禾细胞壁与铜的结合固定和液泡的区隔化作用、铜在李氏禾中以磷酸盐和草酸盐等毒性较低且较稳定的形式存在、李氏禾在Cu胁迫下抗氧化酶活性提高和李氏禾叶片中的金属硫蛋白的保护作用是李氏禾对铜富集的重要解毒机制。本项目研究成果可为开发李氏禾修复铜污染环境的植物修复技术提供科学依据。