重金属Pb和Cr胁迫对重金属和矿质元素在苏州青亚细胞分布的影响

　　苏州青青菜 (Brassica chinensis L. cv Suzhouqing) 作为一种叶食蔬菜，在中国被广泛种植。它隶属于对重金属具有较强吸收和累积能力的十字花科家族。蔬菜吸收的重金属不仅会对植物的生长发育产生伤害，也可能通过食物链对人和动物的健康带来威胁。为了应对重金属的胁迫，生长在重金属污染中植物也已经形成了特殊的解毒机制，这种机制也会因植物和重金属的种类的不同而不同。然而，之前研究主要集中在对Cd、Zn、Cu等研究上，对Pb和Cr 的累积和定位的研究还是很少的。 海南大学热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室一个研究组对Pb和Cr 在苏州青青菜的不同组织中亚细胞分布及对矿质元素分布影响进入了深入的研究，相关的研究成果发表在2013年4月26日的《Journal of Agricultrual and Food Chemistry》上。 

　　该研究组通过对培养在含重金属Pb和Cr的营养液中植物样品进行亚细胞分离。结果发现：Pb主要分布在青菜根和地上部分的细胞壁与液泡中；而Cr主要分布在根部细胞壁和地上部分的液泡与细胞壁中。SRXRF 分析揭示：在高浓度 Pb 胁迫下，Pb、Ca、Cu 和 Zn 主要集中在青菜根部的皮层和维管束中，并且在根表面出现 Fe-Mn 氧化膜；在 Cr 处理组，高含量的 Cr、Ca、Mn 和 Zn主要分布根的皮质中，而在茎中的皮层区域中主要聚集着 Ca, Cu 和 Zn元素。(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jf4005725)　　

 　　图1 利用北京同步辐射装置（BSRF）X射线荧光微分析实验站的设备对150 mg L⁻¹的 Pb胁迫下青菜的根和茎的切片进行元素微区分析，获得50 μm×50 μm像素 (Pb, Ca, Mn, Fe, Cu 和 Zn)的微区分布图。不同颜色表征金属元素荧光强度，即元素的含量，由红色向蓝色变化含量也是递减。 　　

  　图2 利用北京同步辐射装置（BSRF）X射线荧光微分析实验站的设备对10 mg L−1 的Cr胁迫下青菜的根和茎的切片进行元素微区分析，获得50 μm×50 μm像素 (Cr, Ca, Mn, Fe, Cu 和 Zn) 的微区分布图。不同颜色表征金属元素荧光强度，即元素的含量，由红色向蓝色变化含量也是递减。. 

　　这个研究为理解重金属 Pb 和Cr 胁迫下青菜的解毒机制提供了科学的线索。在这样研究工作中，同步辐射X射线微区荧光分析技术帮助该研究组解开了青菜对重金属解毒机制的微观分布和运输机制。同时，也揭示了重金属 Pb 和 Cr 胁迫下矿质元素的空间分布特征。

    发表文章：

　　Zhipeng Wu, Kim McGrouther, Dongliang Chen, Weidong Wu^,*, Hailong Wang^*. Subcellular distribution of metals within Brassica chinensis L. in response to elevated lead and chromium stress. Journal of Agricultrual and Food Chemistry. 2013, 61, 4715−4722.