沈阳生态所在木本植物毒物兴奋效应研究上的进展

　　近年来，我国土壤重金属镉（Cd）污染问题日益严重。Cd是最毒重金属元素之一，易被植物吸收，且可通过食物链严重威胁人类健康。植物修复技术是一种新兴的绿色生态技术，它广泛利用植物的新陈代谢活动来固定、提取环境中的污染物质。植物修复技术的核心是找到超富集植物，但现已知的超富集植物存在生物量低、生长缓慢、地域性较强和修复时间较长等缺陷，且研究对象多集中于矿区及草本植物，而对于木本植物的研究甚少。

　　基于此，在国家科技支撑计划重点项目支持下，中国科学院沈阳应用生态研究所城市生态组副研究员刘周莉自2005年以来，一直致力于木本植物对重金属Cd富集潜力及生理响应方面的研究。通过室内水培与室外土培相结合的研究方法，经筛选研究发现忍冬（Lonicera japonica Thunb.）在较高浓度的Cd胁迫环境中，不仅能够保持正常的生长，其茎和地上部中Cd含量分别达到344.49 mg kg-1和286.12 mg kg-1，远高于Cd超富集植物临界含量标准（100 mg kg-1），且与一些已发现的超富集植物相比，在更短的时间内根、茎和地上部中能够积累更多的Cd，由此忍冬被认定为一种新的Cd超富集木本植物。

　　另外，在研究中还发现低浓度Cd不仅不妨碍植株生长，反而具有一定的刺激作用，这一现象符合毒理学研究热点Hormesis（毒物兴奋）效应特征，而引起研究者关注。一方面，考虑到在实际生活中，人们更多面对的是低浓度重金属的土壤污染问题，比如我国典型的Cd污染区--沈阳张士污灌区，其土壤中Cd平均含量为1.76-7.03 mg kg-1（相当于人工模拟试验中的低浓度胁迫），若在此低污染环境中种植忍冬，既可以保持其很好的生长状态美化环境，又有利于其稳定、持续地吸收积累污染环境中的Cd以净化土壤；另一方面，在高浓度Cd污染环境下，忍冬仍可以保持正常生长，发挥其超富集特性，这对于污染土壤的实地修复具有重要的现实意义。因此开展了国家自然科学青年基金项目（41301340）"忍冬对镉超富集机理及其与Hormesis效应关系的研究"，结果表明：Hormesis效应可有效激发植物体内防御系统，增强抗氧化能力、清除自由基，快速诱导保护性依赖产生适应性反应，有助于其超富集特性的发挥，而这在一定程度上与Calabrese and Baldwin、Kaiser等学者在Nature，Science 和Plant Physiology 杂志提出的机制假说吻合。相关研究结果已在国内外杂志上发表，其中在Journal of Hazardous Materials上发表的题为Accumulation and tolerance characteristics of cadmium in a potential hyperaccumulator - Lonicera japonica Thunb 的论文引用频次已达79。