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，现阶段超富集植物韧皮部转运重金属的相关机制仍然缺乏探索。

    2. 研究目的和意义： 韧皮部运输是高等植物体内转运和分配金属元素的重要生理过程。本研究通过韧皮部汁液提取、叶面施镍等方式，对比分析韧皮部及木质部运输对植物叶片镍吸收的贡献，以及韧皮部输送镍的浓度及形态，从而厘清了韧皮部输镍的生理调控机制以及对植物超富集镍的影响。

    3. 主要研究进展： 1)植物在含镍、锶和铷营养液中的培养实验，通过锶(木质部运输指示性元素)和铷(韧皮部运输指示性元素)的加入来评估木质部和韧皮部对不同叶龄叶片镍吸收的影响。实验的结果显示N. caerulescens地上部超过60%的锶和镍均分布在老叶，说明老叶是木质部运输主要的汇；同时，新叶中也同样富集有较高浓度的锶和镍，说明木质部运输对新叶金属元素的富集同样有重要影响。随着植物培养时间的增加，新叶中镍锶浓度的比例也会随之增加，表明韧皮部转运对镍在新叶中积累的影响在逐渐显现。 2)叶片施镍实验，通过在老叶中施加镍的稳定同位素61Ni后，可以发现老叶通过韧皮部往外转运的61Ni 有89%运输至新叶，而只有11%往下转运至根部，说明新叶是韧皮部转运主要的汇。 3)植物韧皮部汁液的提取实验通过EDTA刺激提取法提取了N. caerulescens叶片的韧皮部汁液，分析了其中的金属、有机酸和氨基酸等物质的含量。结果显示韧皮部提取液中含有大量的镍，说明超富集植物的韧皮部组织细胞能够吸收和转运较高含量的镍。此外，提取液中还含有高浓度的有机酸，特别是苹果酸。而氨基酸，如对镍具有强螯合能力的组氨酸和烟草胺，则赋存不多。这些结果说明镍在韧皮部中可能主要以有机酸结合态的形式存在。

    4. 主要创新点： (1)本项目首次系统研究超富集植物韧皮部中镍的转运机制。通过分析韧皮部转运对不同组织器官镍积累的贡献率，评估韧皮部转运在镍超富集过程中所发挥的作用。 (2)本研究首次测定镍在超富集植物韧皮部的转运速率，同时明确镍在植物体内 (韧皮部组织) 的赋存形态，从而进一步完善超富集植物对镍的转运、解毒机制。

    5. 主要成果及经济社会效益： 本项目的研究在理论上可以完善超富集植物体内镍循环的内在生理机制，在实践上则可以为超富集植物在植物修复或植物采矿方面的应用提供科学依据。相关成果已发表论文2篇，获批发明专利1项。

    6. 存在的问题 ：本项目的研究目前仅限于超富集植物的模式植物N. caerulescens，具有一定的局限性。未来仍需分析更多品种及类型的植物品种，分析其韧皮部转运的共性及特性，总结超富集植物韧皮部运输的主要规律。