浙江理工大学和浙江大学团队在螯合剂与生长调节剂协同促进镉环境修复取得新进展

来源：植物科学最前沿

近日，浙江理工大学生命科学与医药学院植物次生代谢创新团队梁宗锁教授团队的许玲副教授与浙江大学农业与生物技术学院周伟军教授团队合作，在国际知名期刊Journal of Hazardous Materials（一区top, IF=9.038）在线发表了题为“Synergistic effects of EDDS and ALA on phytoextraction of cadmium as revealed by biochemical and ultrastructural changes in sunflower (Helianthus annuus L.)”的研究论文。该研究首次将一种非蛋白氨基酸（5-氨基乙酰丙酸/ALA）与生物可降解的重金属螯合剂乙二胺二琥珀酸[S,S]-EDDS异构体联合应用于土壤重金属的修复中，并通过油料作物向日葵对土壤重金属镉进行植物修复，为植物生长调节剂+螯合剂联用以协同修复镉污染的土壤提供了理论拓展和方法创新。之前，团队在Environmental International, Journal of Experimental Botany, Chemosphere等期刊也报道了植物环境修复与营养表型等研究进展。

图1. ALA与EDDS协同提高油料作物向日葵吸收土壤重金属镉的图示

重金属镉（Cd）是目前土壤最主要污染之一，其含量超标不仅会影响土壤肥力，降低作物产量和品质，进入水循环后还会对人类健康产生严重影响。因此，研发绿色的土壤重金属修复技术已成为当前环境治理的重要任务之一。

该研究发现非蛋白氨基酸ALA可通过提高向日葵根和叶中抗氧化酶活性来清除重金属Cd及螯合剂胁迫造成的ROS等自由基的积累；研究还聚焦了向日葵细胞的超微结构，通过激光共聚焦透射电镜TEM系统研究发现ALA可缓解Cd与EDDS胁迫造成的细胞超微结构的损伤；并通过ICP-MS测定了植株各部位的重金属含量，表明ALA可通过缓解胁迫损伤，促进植物生长，从而实现向日葵植株对土壤重金属Cd吸收总量的提升，富集效果明显提高；进一步通过qRT-PCR分析发现ALA显著提高了向日葵植株中Cd转运相关基因HMA3、Nramp1和OPT6的表达水平，揭示ALA促进向日葵对Cd的吸收与其提高HMA3、Nramp1和OPT6的表达密切相关（图1）。

该研究表明，ALA可通过降低植物细胞膜脂过氧化水平，缓解细胞超微结构的损伤，提高植物体内镉转运相关基因的表达，从而实现与重金属螯合剂EDDS的有效联用，协同促进植物对土壤重金属镉的吸收。克服了多年来螯合剂单独使用抑制植物生长的应用瓶颈。

浙江理工大学许玲副教授为论文的第一作者，已毕业的硕士李娟娟为论文的共同第一作者，梁宗锁教授为论文的通讯作者，浙江大学周伟军教授为共同通讯作者。上述研究由浙江理工大学、浙江大学、澳大利亚昆士兰大学合作完成，得到了国家重点研发计划、浙江省自然科学基金等项目的资助。同时也得到了浙江大学分析测试中心电镜实验室的帮助。