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本文利用SRXAS技术研究了砷的超富集植物蜈蚣草对砷的吸收、转化规律。同时,对蜈蚣草体内砷的形态变化与硫的关系进行了探讨。主要研究结论如下:
1.在蜈蚣草吸收砷的初期(12h内),根部不同部位的磷吸收动态与砷表现出高度一致性,砷促进了磷的吸收。在无磷供应情况下(0.5-12h内),根部表皮和皮层中砷的浓度比正常磷处理时要高,而12h后木质部中的砷浓度相差不大。这可能与磷竞争载体蛋白结合位点的能力降低有关。抑制ATP的形成以及ATP酶的活性可以明显降低蜈蚣草根部砷的吸收,表明ATP在砷的吸收中起到重要作用。
2.蜈蚣草体内的砷形态微区分布研究发现,在根部微管柱中砷以GSH-As形态为主,主叶脉在运输过程中会出现As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的转化,而羽叶中仍以As(Ⅲ)为主;大叶井口边草体内主要以As(Ⅲ)运输,在运输至羽叶过程中表现出较强的保持三价砷能力和还原能力。砷在超富集植物根部吸收过程中被还原,由表皮至木质部还原能力逐渐增强,内皮层以及维管柱是砷转化的主要场所。该研究首次从砷的形态转换角度,在细胞水平上确定了超富集植物根部砷的具体还原部位。
3.砷胁迫能够促进砷的超富集植物蜈蚣草和非超富集植物铁叶蕨体内硫的同化。硫在两种植物体内的作用存在差异,在蜈蚣草中主要起还原作用而在铁线蕨中主要起鳌合作用。植物体内的砷还原速度以及As/S的比率是影响植物能否合成As-S结合态的两个关键因素。
4.硫的负调控(+BSO),根部砷的形态几乎全部为As(Ⅴ),影响了根部砷的还原,造成了根部砷的积累,减少了地上部的砷富集浓度;硫的正调控下蜈蚣草根和羽叶中以As(Ⅲ)为主,根部的As(Ⅲ)增加,出现了部分As-S结合态。但是根中的砷浓度降低。羽片中的砷形态变化不大,浓度稍微降低。但是在高砷浓度下OAS处理可以减轻砷毒害和促进砷的转运。在实际修复中通过硫调控来提高As富集量是一个可行的措施。
本文的研究结果表明,植物体内砷的形态与其富集能力关系密切,硫在蜈蚣草的形态转化以及富集、解毒方面起到关键作用。这些研究结果对于提高蜈蚣草的修复效率以及富集机理方面有重要的意义。