解析镉和铜在草本花卉超富集植物三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）中的形态及解毒机制：探寻植物应对重金属的奥秘

为阐明镉（Cd）和铜（Cu）在草本花卉超富集植物三叶鬼针草（Bidens pilosa）中的形态及解毒机制，研究人员开展相关研究。结果发现 B. pilosa 是 Cd 超富集植物而非 Cu 超富集植物，这为了解植物应对重金属机制提供依据。

　　目的：旨在阐明镉（Cd）和铜（Cu）在草本花卉超富集植物三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）中的形态及其解毒机制。方法：在温室中，将三叶鬼针草幼苗种植在水培溶液里。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）测定不同浓度 Cd 和 Cu 处理下，不同组织细胞中分子化合物的官能团（包括 - OH、-CH₂、-CH(CH₃)₂、-CO₂H 和 - NH₂）差异。通过差速离心和连续萃取法测定 Cd 和 Cu 的亚细胞分布及化学形态。结果：FTIR 显示，随着 Cd 浓度增加，-OH、-CH₂基团、酰胺和脂质的丰度上升，表明三叶鬼针草茎 / 根细胞中的醇、酚、蛋白质和脂质等大分子减轻了 Cd 胁迫。-CH (CH₃)₂基团在根细胞表面结合 Cd，而随着 Cu 胁迫增加，-CH (CH₃)₂基团数量减少。Cd 处理下，三叶鬼针草茎细胞中 - CH (CH₃)₂基团和含酰胺的蛋白质数量增加。亚细胞分布和化学形态分析表明，Cd 主要存储在三叶鬼针草根的细胞质和细胞壁中，而 Cu 大多结合在细胞壁上。在根中，大部分 Cd 和 Cu 可被乙醇提取，有较高的向地上部分转移的潜力。在茎和叶中，大部分 Cd 结合在细胞壁上，但茎和叶中乙醇提取的 Cu 比例无显著变化。结论：三叶鬼针草是 Cd 超富集植物，但不是 Cu 超富集植物。与三叶鬼针草 Cd 超积累相关的关键化合物是醇、酚、酰胺和脂质。