鎘（Cadmium）是工業(yè)生產(chǎn)中重要的加工材料，也是世界八大污染物之一，是重金屬污染中第二大污染源。
自從植物修復(fù)概念被提出以來，利用特定植物進行重金屬污染修復(fù)的研究工作已經(jīng)取得了較大的進展。針對水體中的鎘污染，已有研究者采用多種類型的水生植物進行清污研究。然而，與作為土壤修復(fù)工具的陸生植物相比，水污染修復(fù)型植物的相關(guān)內(nèi)在分子機制的研究缺乏深入性和全面性。青島能源所周功克研究團隊利用分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)和生物信息學(xué)等研究手段，在浮萍對鎘離子吸收、轉(zhuǎn)運和解毒的分子機制及相應(yīng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)方面做了較全面和深入的研究，取得了顯著進展，填補此方面研究內(nèi)容的缺失，具有一定的理論意義。研究結(jié)果表明：浮萍對鎘離子脅迫的響應(yīng)是系統(tǒng)性的，包括DNA，RNA和蛋白質(zhì)代謝都參與該響應(yīng)過程；為應(yīng)對鎘離子產(chǎn)生的細胞毒害，浮萍體內(nèi)的硫和活性氧代謝過程顯著增強，碳水化合物代謝流發(fā)生明顯變動；液泡作為細胞內(nèi)鎘離子的“存儲器”，在鎘離子解毒方面發(fā)揮重要的作用。該部分研究結(jié)果發(fā)表在Chemosphere 2017，190：154-165 （http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653517315680）。
與其它水生植物相比，利用浮萍進行污水生物修復(fù)的優(yōu)勢在于：① 主要通過無性繁殖的方式產(chǎn)生新個體，生長速度快，周期短，大約2-3天繁殖一代；② 整體結(jié)構(gòu)簡單，大部分浮萍僅由葉狀體和根組成，并且葉狀體和根都能夠吸收水體中的各種元素，避免了離子的長距離運輸，從而提高了離子的轉(zhuǎn)運效率；③ 對自然環(huán)境的適應(yīng)能力較強；④ 已經(jīng)建立了完善的浮萍遺傳轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)基因體系，這將為浮萍品種的定向改良提供堅實的技術(shù)支持；⑤ 其生長方式和無性繁殖的增殖方式，給污水治理過程中前期的育種擴繁、中期的污染物富集以及后期的收集處理都帶來了極大的便利，降低了運行成本；⑥ 浮萍的生長和繁殖方式，還可以有效地防止由物種種子擴散所引發(fā)的生態(tài)安全問題。⑦ 浮萍也作為新一代新型能源植物，在凈化污水的同時還能夠積累大量淀粉，提高污水凈化產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。相關(guān)研究有望將浮萍打造成為能源和環(huán)境修復(fù)兼?zhèn)涞膹?fù)合型資源植物，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上述研究獲得了國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金、山東省重點研發(fā)計劃、山東省自然科學(xué)基金和泰山學(xué)者等項目的支持。（文/圖 徐華）
圖1 浮萍對鎘離子的吸收和積累情況
圖2 浮萍對鎘離子脅迫響應(yīng)的分子機制
