自從植物修復概念被提出以來，利用特定植物進行重金屬污染修復的研究工作已經取得了較大的進展。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，與作為土壤修復工具的陸生植物相比，水污染修復型植物的相關內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、細胞生物學和生物信息學等研究手段，在浮萍對鎘離子吸收、轉運和解毒的分子機制及相應的調控網絡方面做了較全面和深入的研究，取得了顯著進展，填補此方面研究內容的缺失，具有一定的理論意義。研究結果表明：浮萍對鎘離子脅迫的響應是系統性的，包括DNA，RNA和蛋白質代謝都參與該響應過程；為應對鎘離子產生的細胞毒害，浮萍體內的硫和活性氧代謝過程顯著增強，碳水化合物代謝流發生明顯變動；液泡作為細胞內鎘離子的“存儲器”，在鎘離子解毒方面發揮重要的作用。該部分研究結果發表在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的優勢在于：① 主要通過無性繁殖的方式產生新個體，生長速度快，周期短，大約2-3天繁殖一代；② 整體結構簡單，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運效率；③ 對自然環境的適應能力較強；④ 已經建立了完善的浮萍遺傳轉化轉基因體系，這將為浮萍品種的定向改良提供堅實的技術支持；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的生態安全問題。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，提高污水凈化產生的經濟效益。相關研究有望將浮萍打造成為能源和環境修復兼備的復合型資源植物，具有重要的理論和現實意義。

　　上述研究獲得了國家科技支撐計劃、國家自然科學基金、山東省重點研發計劃、山東省自然科學基金和泰山學者等項目的支持。（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的分子機制