《黃花月見草對重金屬銅排斥機制研究》是陳亞華為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：黃花月見草對重金屬銅排斥機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳亞華
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
重金屬污染土壤的修復技術之一是提高污染土壤的利用率,即在增加植被覆蓋、減少污染物擴散的同時，並取得較高的經濟效益。本項目以具有較高經濟價值的黃花月見草為主要研究對象，研究該植物對重金屬銅的排斥機制。由於項目是一年期的資助項目，因此重點研究：（1）黃花月見草根系分泌物對根外銅形態、活性的影響及在阻滯銅吸收方面的作用；（2）根系對銅的吸收特點以及根系細胞壁對銅的截留作用；（3）根系輸導組織的結構特點、植物代謝和蒸騰作用（尤其是ABA等物質）在Cu向地上運輸中的控制機制。為後期研究黃花月見草限制根系銅木質部裝載的分子機制提供基礎數據，同時為改良其他經濟植物以減少可食用部位重金屬積累、為重金屬污染土壤的修復和利用提供理想的材料。
結題摘要
為探究經濟植物黃花月見草對重金屬銅排斥機制，以銅積累型植物海州香薷和銅敏感植物芝麻為對照，研究了Cu脅迫對植物生長、質膜完整性、滲透調節物質、銅吸收過程、根系有機酸分泌規律等的影響；同時研究了植物組織解剖結構特點、蒸騰作用、外源有機酸處理對植物銅的排斥機制。 結果表明：50uMCuSO4處理3天，三種植物根系生長均受到顯著抑制，Cu脅迫導致芝麻葉片細胞膜透性顯著增大，但對黃花月見草和海州香薷沒有影響；海州香薷和芝麻葉片中脯氨酸含量上升，而黃花月見草葉片脯氨酸含量變化不大。三種植物體內Cu積累與Zn、Fe、Mn的積累呈顯著正相關，與Ca、K積累呈負相關。不同濃度Cu處理下，三種植物根系中Cu含量均顯著高於地上部，黃花月見草表現出極強的Cu排斥性。分析Cu動態積累曲線可以看出，三種植物體內的Cu含量均隨處理時間的延長而增加，然而黃花月見草體內的Cu含量上升趨勢最小。 篩選建立了HPLC檢測黃花月見草根系分泌有機酸的方法。研究發現，黃花月見草根系分泌有機酸中酒石酸和琥珀酸相對含量較高； 50uMCuSO4處理，根系分泌的琥珀酸對於銅刺激有明顯的回響，在處理3h時就極大增加了分泌量，隨後6h、12h分泌量有所減少，24h時又開始大量分泌，進入新的分泌周期。Cu脅迫下，三種植物體內蘋果酸含量均顯著增加；研究發現，體外分泌有機酸種類以及分泌量與根系內部並不存在一致的規律，琥珀酸可能在銅排斥型植物黃花月見草應激和排斥銅過程中起到重要作用。 Cu處理3天，黃花月見草木質部導管中的Cu含量無顯著變化，而海州香薷和芝麻木質部導管中卻增加了0.6和0.5倍；黃花月見草導管數量較少；三種植物根系積累的Cu主要被吸附在根系細胞壁中，黃花月見草根系細胞壁對Cu的吸收存在明顯的顆粒內擴散過程。 用PEG、HgCl2等探討了蒸騰作用對植物向上轉運Cu影響。黃花月見草的地上部Cu含量與蒸騰速率呈顯著的正相關，而黃花月見草的蒸騰速率非常低，這可能是其排斥Cu的原因之一。從激素水平和形態結構方面研究發現：黃花月見草和海州香薷體內的ABA含量沒有差異且Cu處理不會導致ABA含量的變化；黃花月見草氣孔密度均顯著小于海州香薷，且黃化月見草氣孔保衛細胞外覆蓋著一層較厚的角質層；黃花月見草葉片表面有大量的蠟質。以上這些結構特點是導致黃花月見草蒸騰速率低的原因，也是排斥重金屬銅的重要機制。
