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镉超富集柳树对镉吸收、积累及分配特性的田间试验研究

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江苏林业科技 2023年第1期50卷 1-6页

作者：周洁陈庆生王保松王红玲施士争江苏省林业科学研究院江苏南京211153

镉(Cd)是当前我国耕地土壤重金属污染最主要的元素,其污染和防治已成为国际上研究的难点和热点。该研究利用生物量高、生长旺盛的柳树优良无性系,在重金属污染严重超标的耕地上进行田间试验。经测定,地上部分叶片或茎中镉富集含量超过... 详细信息

镉(Cd)是当前我国耕地土壤重金属污染最主要的元素,其污染和防治已成为国际上研究的难点和热点。该研究利用生物量高、生长旺盛的柳树优良无性系,在重金属污染严重超标的耕地上进行田间试验。经测定,地上部分叶片或茎中镉富集含量超过超富集临界质量分数(100 mg/kg)的柳树无性系有12个,蒿柳×宫布氏柳的镉富集能力最强,叶片中能达到250.6 mg/kg,茎中为64.55 mg/kg;其次为宫布氏柳。单株吸附镉总量最高的为蒿柳×宫布氏柳和耳柳×银柳,分别为73.02,73.66 mg,每公顷可提取的镉总量分别为3.68,3.65 kg。该田间试验说明,柳树类作为超富集镉的树种,具有较高的吸附能力和转移镉的能力,该试验结果为镉污染土壤修复、镉提取等提供了实践基础。

关键词：超富集镉柳树重金属土壤污染

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蜈蚣草中砷超富集的分子机制研究进展

生物工程学报 2020年第3期36卷 397-406页

作者：张田闫慧莉何振艳中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093 中国科学院大学生命科学学院北京100049

砷是一种毒性很强的类金属元素,土壤砷污染可引发一系列食品安全问题,进而威胁人类健康。蜈蚣草具有极强的富集砷的能力,在砷污染土壤的植物修复中具有重要的应用价值。深入阐释蜈蚣草超富集砷的分子机制是植物修复技术的核心理论基础... 详细信息

砷是一种毒性很强的类金属元素,土壤砷污染可引发一系列食品安全问题,进而威胁人类健康。蜈蚣草具有极强的富集砷的能力,在砷污染土壤的植物修复中具有重要的应用价值。深入阐释蜈蚣草超富集砷的分子机制是植物修复技术的核心理论基础。文中综述了蜈蚣草超富集砷的组学研究进展,以及目前鉴定到的砷富集过程中的重要分子元件,并对未来的研究方向和趋势进行了展望。

关键词：蜈蚣草砷超富集分子机制

蜈蚣草砷超富集机制及其在砷污染修复中的应用

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植物生理学报 2014年第5期50卷 591-598页

作者：申红玲何振艳麻密中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093 中国科学院大学生命科学学院北京100049

蕨类植物蜈蚣草能够从土壤中吸收砷,并储存于地上部分羽叶的液泡中。蜈蚣草具有高效的抗氧化系统,以降低砷的毒害;其砷酸还原系统和液泡区隔化是蜈蚣草进行砷解毒和砷超富集的重要机制。本文综述了目前蜈蚣草砷超富集机制研究的主要进展... 详细信息

蕨类植物蜈蚣草能够从土壤中吸收砷,并储存于地上部分羽叶的液泡中。蜈蚣草具有高效的抗氧化系统,以降低砷的毒害;其砷酸还原系统和液泡区隔化是蜈蚣草进行砷解毒和砷超富集的重要机制。本文综述了目前蜈蚣草砷超富集机制研究的主要进展,并对其在修复砷污染环境的应用中进行了讨论。

关键词：砷蜈蚣草超富集植物修复砷解毒

龙葵(Solanum nigrum L.)超富集镉的生理和分子机制研究进展

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生态毒理学报 2020年第6期15卷 72-81页

作者：杨晓远王海娟王宏镔昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650500 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室昆明650500

超富集植物在重金属污染土壤植物修复中具有重要的应用前景,已成为一种重要的生物资源。自2005年发现龙葵(Solanum nigrum L.)能超量富集镉以来,中国国内外围绕其超富集镉的机制和土壤修复应用开展了很多研究。本文从根系对镉的快速吸... 详细信息

超富集植物在重金属污染土壤植物修复中具有重要的应用前景,已成为一种重要的生物资源。自2005年发现龙葵(Solanum nigrum L.)能超量富集镉以来,中国国内外围绕其超富集镉的机制和土壤修复应用开展了很多研究。本文从根系对镉的快速吸收、镉从根到地上部的有效转运以及较强的体内解毒功能(如植物细胞的区隔化、抗氧化、有机酸生成、渗透物质调节、光合和呼吸作用的维持以及氮代谢调节等)3个方面,详细综述了龙葵超富集镉的生理和分子机制。在总结相关研究成果的基础上,展望了该领域今后的发展趋势,建议应结合光合生化模型研究龙葵对镉的光合响应机制,并通过基因编辑技术提高修复效率和优化风险评估效果,同时加强镉胁迫下龙葵信号通路的精细调控等方面研究,以期为深入揭示龙葵超富集镉的机制提供参考。

关键词：镉龙葵分子机制生理生化超富集

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植物超富集砷机制研究的最新进展

环境科学学报 2007年第5期27卷 714-720页

作者：段桂兰王利红陈玉孟祥燕董妍朱永官中国科学院生态环境研究中心北京100085 山东农业大学资源与环境学院泰安271018

砷污染是全球环境热点问题之一,土壤砷污染治理是一个急需解决的难题.随着不同砷超富集植物的发现,植物修复技术因其投资和维护成本低、不易造成二次污染等优点而成为国际学术界研究的热点和前沿领域.深入理解超富集植物体内砷代谢和富... 详细信息

砷污染是全球环境热点问题之一,土壤砷污染治理是一个急需解决的难题.随着不同砷超富集植物的发现,植物修复技术因其投资和维护成本低、不易造成二次污染等优点而成为国际学术界研究的热点和前沿领域.深入理解超富集植物体内砷代谢和富集机制是有效利用植物修复技术来治理砷污染土壤的关键.近年来,植物超富集砷机制的研究取得了很大进展.已有的研究结果证明,蜈蚣草(***)对砷的吸收和转运能力显著高于非超富集植物,转运到地上部的砷主要储存在羽叶细胞的液胞中;蜈蚣草具有很强的抗氧化胁迫能力和五价砷(As(V))还原能力;菌根共生有利于蜈蚣草的生长和砷的富集.有关植物超富集砷机制的分子生物学研究也取得了可喜的进展.砷酸盐还原酶基因(PvACR2)和植络素合成酶基因(PvPCS1)都被克隆并表征,cTPI同源基因(PV4-8)也被证明具有将As(V)还原成三价砷(As(III))的功能.尽管植物超富集砷机制的研究取得了迅速进展,但至今学术界仍没有全面理解为什么这些蕨类植物具有超富集砷的功能,相关功能基因、酶和转运蛋白的研究有待进一步深入.

关键词：砷蜈蚣草超富集植物修复

镉超富集苋菜品种(Amaranthus mangostanus L.)的筛选

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中国农业科学 2009年第4期42卷 1316-1324页

作者：范洪黎周卫中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部作物营养与施肥重点实验室

【目的】苋菜在中国的分布很广,品种资源丰富。通过筛选耐镉苋菜品种,发掘镉污染土壤植物修复资源。【方法】采用溶液培养方法,从来自不同生态区域的23个苋菜品种(Amaranthus mangostanus L.)中筛选出具有镉超富集能力的品种;采用赤红... 详细信息

【目的】苋菜在中国的分布很广,品种资源丰富。通过筛选耐镉苋菜品种,发掘镉污染土壤植物修复资源。【方法】采用溶液培养方法,从来自不同生态区域的23个苋菜品种(Amaranthus mangostanus L.)中筛选出具有镉超富集能力的品种;采用赤红壤、黄棕壤、菜园土进行盆栽试验,研究苋菜在土壤Cd浓度分别为5、10、25mg·kg-1时,对镉污染土壤的修复潜力。【结果】在溶液Cd浓度3mg·L-1条件下培养,苋菜品种天星米地上部镉含量高达260mg·kg-1。在土壤Cd浓度25mg·kg-1条件下,苋菜天星米地上部镉浓度高达212mg·kg-1,富集系数达到8.5,地上部净化率达3.8%,各镉处理水平总生物量以及地上部生物量均未显著降低。【结论】苋菜天星米基本具备了镉超富集植物的特征,可用于镉污染土壤的生物修复。

关键词：苋菜镉超富集生物修复

水生植物有翅星蕨(Microsorum pteropus)对镉的超富集能力及抗性生理研究

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中国科学：生命科学 2017年第10期47卷 1113-1123页

作者：兰心宇王军军阎蕴运李新元徐福留北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

超富集植物能耐受高浓度的重金属并将其储存于植物各组织中,对于重金属污染环境的修复具有重要意义.本文以沉水植物有翅星蕨(Microsorum pteropus)为研究对象,设置了低浓度镉暴露组(0,0.1,1,5,10,20 mg/L)和高浓度镉暴露组(0.20,40,60,8... 详细信息

超富集植物能耐受高浓度的重金属并将其储存于植物各组织中,对于重金属污染环境的修复具有重要意义.本文以沉水植物有翅星蕨(Microsorum pteropus)为研究对象,设置了低浓度镉暴露组(0,0.1,1,5,10,20 mg/L)和高浓度镉暴露组(0.20,40,60,80,100 mg/L),暴露7天,发现有翅星蕨各组织镉富集浓度的大小顺序为:不定根>羽片>叶柄>根状茎,在0.1mg/L镉暴露情况下,不定根的最大生物富集系数达920.21.各暴露组有翅星蕨对培养液中Cd的去除效率为39.12%~53.99%.当镉暴露浓度为60mg/L时,不定根和羽片中镉的富集浓度分别达到了(3738.39±348.03)及(10652.53±2477.74)mg/kg,具有极强的镉富集能力.同时,各暴露组有翅星蕨的叶绿素、丙二醛、过氧化物酶与超氧化物歧化酶活性、以及叶绿素荧光参数等生理生化和光合作用指标相较对照组并未出现显著的变化.研究表明,有翅星蕨对水体中的Cd具有超强的富集能力,可用于镉污染水体的修复.

关键词：有翅星蕨镉超富集抗氧化系统光合体系

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忍冬——一种新发现的镉超富集植物

生态环境学报 2013年第4期22卷 666-670页

作者：刘周莉何兴元陈玮中国科学院沈阳应用生态研究所森林与土壤生态国家重点实验室辽宁沈阳110164

镉(Cd)是毒性最强的重金属元素之一,具有稳定、积累和不易消除等特性,进入土壤环境中易被植物吸收,并可通过食物链进入人体,在人体内不断积累,严重威胁人体健康及生命安全。植物修复技术(Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要... 详细信息

镉(Cd)是毒性最强的重金属元素之一,具有稳定、积累和不易消除等特性,进入土壤环境中易被植物吸收,并可通过食物链进入人体,在人体内不断积累,严重威胁人体健康及生命安全。植物修复技术(Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术。植物修复技术的核心是找到超富集植物(Hyperaccumulator),但现已知的超富集植物往往存在生物量低、生长缓慢、地域性较强和修复时间较长等缺陷,且研究对象多集中矿区及草本植物,而对木本植物的研究甚少,因此有必要针对这一问题开展相关研究以丰富超富集植物的种类。为此,本文采用水培和土培相结合的试验方法,研究木本植物忍冬Lonicera japonica Thunb.对不同浓度镉(Cd)的生长响应及积累特性。结果表明:不同浓度的Cd处理对忍冬的生长并未造成毒害症状,表现为其根部和地上部生物量与对照相比并无显著差异。无论水培还是土培生长条件下,在较高浓度的Cd处理下,忍冬仍能保持正常生长,表现出很好的耐性。在水培条件下,当营养液中Cd处理浓度为25 mg.L-1时,忍冬地上部中Cd含量接近300.00μg.g-1;而在土培条件下,当土壤中Cd处理浓度为50 ***-1时,其地上部中Cd含量仍远远高于Cd超富集植物的临界含量标准,即地上部分富集Cd超过100μg.g-1,且其具有较高的耐性系数(index oftolerance,IT均超过0.80)和富集系数(bioaccumulation factor,BF均远超过1.00),这表明忍冬具备了Cd超富集植物的特征,是一种新发现的Cd超富集植物,将其应用于Cd污染土壤修复具有重要的现实意义。

关键词：忍冬镉超富集

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植物重金属超富集机理研究进展

西北植物学报 2003年第11期23卷 2021-2030页

作者：郎明林张玉秀柴团耀中国科学院研究生院生物系中国矿业大学化学与环境工程学院北京100083

植物超富集重金属机理主要涉及植物对金属离子高的吸收、运输能力,区域化作用及螯合作用等方面,其中跨膜运载蛋白的表达、调控对重金属超富集这一特性起了关键作用。金属阳离子运载蛋白家族主要包括CDF家族、NRAMP家族和ZIP家族等,在超... 详细信息

植物超富集重金属机理主要涉及植物对金属离子高的吸收、运输能力,区域化作用及螯合作用等方面,其中跨膜运载蛋白的表达、调控对重金属超富集这一特性起了关键作用。金属阳离子运载蛋白家族主要包括CDF家族、NRAMP家族和ZIP家族等,在超富集植物中已克隆出多个家族的金属运载蛋白基因,这些基因的过量表达对重金属在细胞中的运输、分布和富集及提高植物的抗性方面发挥了重要作用。综述了近年来研究重金属超富集植物吸收、转运和贮存Zn、Ni、Cd等重金属的生理和分子机制所取得的主要进展。

关键词：植物重金属超富集基因转运蛋白