108Cd、70Zn和15N在植物体内长距离运输途径的研究

通常认为Cd从植物根系到地上部的长距离运输是在蒸腾作用的驱动下，通过木质部运输途径完成的，但有关植物地上部Cd的累积和运输研究中出现的许多实验现象无法用木质部运输的理论解释，更适于用韧皮部运输的理论加以解释。我们的前期研究发现Cd 的长距离运输具有明显的韧皮部运输特征，推测植物Cd的长距离运输可能是通过韧皮部完成的。.因此，本项目拟采用稳定同位素标记的方法，通过不同Cd富集型植物的正反向嫁接、植物生长抑制剂、分根实验及韧皮部环割的方式干扰或阻断韧皮部和木质部的运输过程，确认108Cd在植物体内的长距离运输途径与普通矿质营养元素70Zn和15N存在显著的差异，证明：植物Cd从根到地上部的长距离运输是主要通过韧皮部实现的，而不是目前普遍认为的木质部；阐明植物富集重金属Cd过程与生理机制。此外，研究结论也可能对韧皮部运输机制- - 渗透流压力假说- - 的完善有所帮助。

采用稳定同位素标记的方法，通过对不同Cd富集型植物进行嫁接、植物生长抑制剂、分根实验及韧皮部环割干扰或阻断韧皮部和木质部运输过程等方式，研究Cd从根到植物叶片的长距离运输途径。取得如下研究进展：.确认Cd从根向地上部的运输过程不受木质部卸载能力的限制：与未嫁接普通茄（Solanum melongena）相比，正向、反向嫁接叶片108Cd含量均显著下降。而对于70Zn，与108Cd不同，虽然正向嫁接减少了70Zn在叶片中的含量，但反向嫁接却并没有显著影响其在叶片中的富集。.Cd在植物体内的富集与植物生长密切相关，但Zn、N的富集与生长速率无关：青鲜素和放线菌酮的使用明显降低了108Cd在植物根和地上部的富集。而且在连续3 d对植物不同部位叶片取样分析结果表明108Cd主要富集于处于分生阶段的幼叶中，加入青鲜素后则显著抑制了植物顶部叶中108Cd的富集，而对中部和底部叶片的影响较弱。与108Cd不同，70Zn、15N在植物不同部位叶片中的富集不受生长抑制剂的影响。.首次通过分根实验证明Cd在植物体内的长距离运输过程存在显著的同侧运输现象：植物进行分根处理后，加108Cd侧植物根、韧皮部、木质部、叶片108Cd含量均显著高于未加108Cd侧。.阻断韧皮部运输实验进一步证明了韧皮部在Cd从根向叶片的长距离运输过程起关键作用：韧皮部环割前，108Cd在植株上部韧皮部、木质部、叶片中的含量均显著高于下部。韧皮部环割处理后，108Cd在植物体内的分布趋势发生改变，植株环割处上部韧皮部、木质部、叶片108Cd含量均明显低于下部，说明去除韧皮部明显抑制了Cd从根向叶片的运输。而对于70Zn和15N，韧皮部环割前后，植株上部和下部叶片70Zn、15N含量差异不显著。