①课题来源与背景： 超富集植物 (Hyperaccumulator) 是一类能够通过根部高效吸收重金属 (锌、镉、镍等)，同时将其大量转移并储存至地上部的植物的总称。其特殊的金属吸收机制使其成为修复重金属污染土壤的理想材料。然而，在实际应用过程中超富集植物仍然存在着提取效率不足的瓶颈。因此，为了更好的改进植物提取技术，前人对超富集植物金属吸收和转运机理的研究开展了大量研究，并取得了一定的进展。然而，现阶段对超富集植物吸收重金属的相关机制仍然缺乏探索。

    ②研究目的与意义： 我们的前期研究表明镍超富集植物Alyssum murale主要通过锌的转运系统吸收镍，然而其并不具备超富集锌的能力。现阶段我们对超富集植物为何会选择性富集镍锌的机制仍然不甚明了。因此，本项目以镍锌超富集植物Noccaea caerulescens和镍超富集植物A. murale为研究材料，开展了镍锌的浓度梯度培养实验、镍锌铁钴等元素的添加实验，以及根部吸收转运载体基因表达实验，分析了根部吸收及木质部装载过程中植物对镍锌的吸收转运能力、镍锌及其他元素的相互作用关系，以及潜在的镍锌吸收转运载体。

    ③主要论点与论据： 本研究的结果显示镍锌超富集植物N. caerulescens对锌的吸收能力远超过镍，加锌加钴均会显著抑制镍的吸收，缺锌缺铁则会促进镍的吸收；此外，镍和锌的加入会刺激锌转运载体基因ZIP10的表达，而铁 (Fe2+) 转运子IRT1的表达只受镍的影响；在根部-地上部的转运过程中，镍的转运系数要高于锌，其中缺锌和缺铁处理均可提高N. caerulescens体内镍向地上部的转运，而加锌则会抑制镍的转运；这些结果表明N. caerulescens同时存在高亲和力和低亲和力的锌吸收系统，而镍可能通过锌和铁的低亲和力吸收系统进入植物体内，并通过锌和铁的转运系统向地上部运输。对镍超富集植物A. murale的研究则显示其对镍的吸收能力要强于锌，但是加锌、加钴及缺铁均会大幅抑制镍的吸收，缺锌则会一定程度增加镍的吸收；加锌可以抑制镍的转运，但加钴和缺锌处理则对镍的转运无影响，缺铁处理反而会促进镍向地上部的运输。这些结果表明A. murale可能也同时存在高低亲和力的镍吸收系统，该系统与锌的吸收系统部分重合，且其相关载体的表达可以受到锌、钴、铁的调控。

    ④创见与创新： 本研究明确了根部吸收、络合区室化以及木质部装载等过程对植物选择性富集镍锌的影响，完善了植物的重金属超富集机理，从而为多金属复合污染土壤的植物修复提供理论依据。

     ⑤社会经济效益，存在的问题； 本研究的相关成果已发表论文3篇。目前主要存在的问题是对镍锌吸收的分子机制仍然缺乏深入的探索，未来仍需通过分子生物学的相关手段深入阐明超富集植物吸收镍锌的主要载体及其特性，以及载体表达基因高表达的调控机制。

    ⑥历年获奖情况： 无。