草酸与超富集植物李氏禾铬耐性的关系

摘要

随着经济的发展，土壤及水体的重金属污染日趋严重。利用植物修复受重金属污染的环境、探究其耐受机制以及提高其修复效率已经成为学术界研究的热点。有研究表明，存在于超富集植物的体内或根际区域的大量有机酸(主要为柠檬酸、苹果酸、草酸等)与重金属螯合，从而消除或减少重金属对植物的毒害作用。因此，明确有机酸在超富集植物耐受重金属毒害机制中的作用，将有助于进一步指导对植物重金属耐受机理的研究。本文以铬超富集植物李氏禾为材料，进行草酸对李氏禾铬耐性影响及作用的研究，为探明草酸在李氏禾铬耐性中的作用以及提高植物修复效率提供科学依据。通过研究取得以下结果：
　　 通过离子色谱法测定李氏禾体内草酸含量实验发现，铬胁迫可以影响李氏禾体内草酸的生物合成。随着铬处理浓度的提高，李氏禾体内草酸的生物合成量也相应升高。我们认为，李氏禾虽然是铬超富集植物，但是当受到铬毒害时，自身会产生应急反应，这种应急的防御机制很可能与草酸有关。铬胁迫使得李氏禾体内产生更多草酸，草酸与铬结合形成某种复合物，抵御铬对李氏禾机体的伤害。实验中，李氏禾体内难溶性草酸的增加，说明这种机制很可能借助类似草酸铬，草酸铬-钙等难溶性草酸盐的形式，将游离的铬离子沉淀在细胞中，降低其毒性。
　　 本研究通过在李氏禾铬处理时有无添加外源草酸的对比实验，并测定李氏禾生物量与细胞膜通透性后发现，外源草酸对李氏禾铬毒害有一定的缓解作用，并且这种毒害作用并不是草酸本身对李氏禾产生的，很有可能是外源草酸通过根系的吸收进入李氏禾体内，从而一定程度上增加了铬的生物有效性，使得铬能更好的与李氏禾体内的某些物质结合，增强李氏禾对铬的解毒性。
　　 本研究通过水培的李氏禾样品进行XANES和EPR分析以及谱图的解析，认为不同浓度铬处理胁迫下的李氏禾体内铬与草酸可能存在某种联系，并且这种关系可能会受其他金属元素的干扰。进一步的理论分析得出，草酸与铬可能存在的形态为[Cr(C2H2O22-)]+、[Cr(C2H2O22-)2]-、[Cr(C2H2O22-)3]3-。