1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。由于采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素导致环境中的重金属含量增 加，超出正常范围，环境质量恶化，直接危害人体健康。2011年4月初，中国首个《重金属污染综合防治“十二五”规划》力求控制5种重金属（汞、镉、铅、铬、砷）污染。其中，镉（cd）是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。针对目前日益严重的镉污染，植物修复是一种绿色廉价、被人们广泛认可的有效的原位治理措施，利用极少数镉超富集植物去除土壤中的镉以达到修复和治理环境的目的。 龙葵（solanum nigrum l.）是近几年在我国发现的一种镉超富集植物，且分布广泛，是用于cd污染土地植物提取修复的首选修复植物之一。然而，龙葵对重金属污染土壤中cd的萃取修复能力仍然有限，如：富集含量低、萃取修复周期长、缺乏标准化和成套化的工程技术等。魏树和等（2005）通过室外盆栽模拟试验及重金属污染区采样分析试验, 发现并证实杂草龙葵(solanum nigrum l.)是一种cd超积累植物.其中, 盆栽试验表明, 在cd污染水平为25mg/kg条件下, 龙葵茎及叶的cd含量分别超过了100mg/kg这一公认cd超积累植物应达到的临界含量标准, 其地上部cd含量大于其根部cd含量, 且地上部cd富集系数大于1。有研究表明，镉处理对龙葵幼苗生长的影响具有明显的浓度效应和时间效应[4]。龙葵在镉浓度低于50μm条件下，地上部干物质量仅下降15.48%，根系则有所增加，低浓度镉(25μm)处理显著促进龙葵幼苗根系活力，而高浓度(150μm)镉处理10天后达到峰值；超富集植物龙葵对镉的积累部位主要在龙葵幼苗地上部，镉含量由高到低依次为叶片茎根系[11]。同时，龙葵幼苗叶片镉含量依叶位不同呈相应变化，第7片叶镉含量最高，叶脉部分镉含量较叶片边缘和叶脉间隙部分高。龙葵体内镉离子主要随蒸腾流转运至地上部，一旦进入叶片，镉离子很难通过韧皮部转运至其他组织器官[5]。镉从根部向茎部的运输以及在地上部的积累是个比较复杂的过程,对这个过程的了解相对较少，通常认为被根系吸收的通过木质部运输到植物的其他部分。对于超积累植物来说,植物根部向地上部迅速转运金属的能力是其重要特征。与普通植物相比,超积累植物似乎更能通过共质体途径吸收镉,并将之转运到地上部[6]。lombi等（2000）曾报道镉超积累植物t.caerulescens同其相应非超积累生态型的主要差异在于根系共质体吸收速率,而非根细胞区隔作用或木质部装载效率。蒸腾作用是决定元素由根系通过木质部向地上部转运的主要因子之一，cd在龙葵地上部植株中的累积与光合强度、蒸腾速率和气孔导度并无显著的相关性，由此说明土壤中的cd在转移进入龙葵体内各组织器官的途径可能主要依靠共质体和质外体2种运输途径[8]。另外，野生龙葵在一定浓度的镉胁迫下具有抗逆性， 但龙葵对镉的富集能力存在一定的限度，一旦超过富集限度，龙葵的生理反应就会受到一定的伤害[9]。且叶片中的抗氧化防御反应总体上随胁迫效应的增加而增加[5]。曾秀存等（2012）通过盆栽实验，发现不同浓度镉处理下的少花龙葵和红果龙葵均未表现出超富集特性。田间试验表明，种植密度影响生物量，从而影响cd吸收量[1]。
本课题通过研究不同条件下龙葵对镉的富集效果，揭示重金属镉在植物体内的吸收转运情况，为寻找有效方法提高超积累植物（龙葵）对重金属的萃取效率，从而在一定程度上解决我国日益严重的重金属污染问题打下重要基础。
2. 研究的基本内容和问题
1.比较两种龙葵吸收镉能力的差异；
2.比较两种龙葵蒸腾速率的差异；
3. 研究的方法与方案
通过水培培养法，将播种后3周的龙葵幼苗转入水培培养，一周后进行处理（不同浓度镉处理、不同营养液处理、不同温度处理），每周换一次培养液，共处理三次后取样，测定龙葵地上部和地下部干重、icp法测定镉含量、木质部伤流液中镉含量、光合仪li-6400测定蒸腾速率。仪器及耗材均由陈亚华教授实验室和教学实验中心提供，且实验材料已于2月底播种，数量充足，可以完成实验。
实验方案：将两种龙葵种子分别播种在以蛭石为介质的方筛中，待其长到3-4片叶时转入水培培养，每种处理3个重复，每个重复4株苗，移苗后一周开始处理：
4. 研究创新点
1.水培营养液改变常用的hoagland全营养液，换成离子更少的缓冲体系，减少其他离子对镉吸收的抑制作用；
2.通过蒸腾速率计算出被动运输使地上部吸收cd的含量，再与实际吸收量比较，计算出由主动运输吸收的cd含量；
3.实验材料龙葵为两个不同品种，既能验证不同处理的效果，又便于寻找吸附能力更强的镉富集植物。
5. 研究计划与进展
时间安排：2月中旬播种少花龙葵和德兴龙葵，3月初水培移苗，3月中旬处理，四月中旬收样、测定。
预期结果：两种龙葵地上部和地下部在生物量上存在一定差异；对镉的富集能力可能存在差异；不同浓度镉处理对富集效果有影响，对蒸腾速率有有影响，随着处理浓度的升高，蒸腾速率随之下降；处理后龙葵对镉的吸收转运从地下部向地上部运输先快后慢，最终饱和；两种龙葵对镉从地下部向地上部的转运效率可能存在差异，加入代谢抑制剂和低温处理后伤流液中镉含量降低，转运效率下降，主动运输转运到地上部的镉含量可通过蒸腾速率与实际吸收量计算得出，由此可以说明龙葵对镉的富集是以转运蛋白装载木质部的主动吸收为主还是被动吸收为主。
