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随着工业发展，土壤铜（Cu）污染威胁生态与健康。研究人员开展黑芥（Brassica nigra L.）Cu 植物修复潜力研究，构建新体外再生系统。结果显示该系统高效，黑芥在多种条件下能积累 Cu。此研究为土壤修复提供新途径。
在现代社会，工业快速发展与农业活动的扩张，给环境带来了诸多挑战，其中土壤重金属污染问题尤为突出。铜（Cu）作为一种常见的重金属，在土壤中的过量积累，不仅会影响植物的正常生长发育，导致农作物减产、品质下降，还会通过食物链的传递，威胁动物和人类的健康。而且，传统的土壤重金属污染修复技术，如原位和异位生物修复，成本高昂，还可能产生二次污染。在这样的背景下，植物修复技术凭借其经济、环保的优势，逐渐成为研究热点。
植物修复技术利用一些特殊的植物，即超积累植物，它们能够大量积累重金属，从而达到清洁污染土壤的目的。黑芥（Brassica nigra L.）是一种分布广泛的植物，在土耳其东南部的铜矿区，有一种黑芥迪雅巴克尔生态型，它对高浓度铜具有较强的耐受性和积累能力，这使其成为研究植物修复机制的宝贵材料。然而，若要将其大规模应用于植物修复，就需要建立高效的繁殖方法，以便能够大量生产这种植物。
来自土耳其多个研究机构的研究人员，为了解决上述问题，开展了一项关于黑芥迪雅巴克尔生态型铜植物修复潜力的研究。他们构建了一种新的体外再生系统，并对再生植株的金属积累特性进行了研究。研究结果表明，黑芥迪雅巴克尔生态型具有作为理想植物修复材料的潜力，这一研究成果发表在《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant》杂志上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是组织培养技术，将黑芥种子消毒后，在特定培养基上培养，获得不同的外植体（如子叶、茎尖、根尖等），并在含有不同植物生长调节剂的培养基上诱导愈伤组织和芽的形成；其次，采用原子吸收光谱（AAS）技术，测定植物不同组织在土壤培养和组织培养条件下的铜含量，以此来评估黑芥对铜的积累能力。
外植体培养
研究人员将不同浓度的细胞分裂素（如 6 - 苄氨基嘌呤（BAP））和生长素（如 1 - 萘乙酸（NAA））添加到 MS 培养基中，用于诱导黑芥外植体形成愈伤组织和芽。结果发现，子叶在多种培养基上虽能高频形成愈伤组织（超过 90%），但未观察到直接或间接芽再生；而茎尖和顶芽外植体在不同 NAA 和 / 或 BAP 浓度处理下，大多能直接再生芽，部分还能间接再生芽。此外，将 15 - 20 天大的芽转移到不同的生根培养基上，发现不同培养基对生根效率影响不同，其中 RIM2 和 RIM5 培养基最适合间接生根。
金属耐受性测定
理解植物对矿物质元素的吸收、运输和解毒机制，是改进植物修复技术的关键。研究人员对黑芥迪雅巴克尔生态型的铜耐受性进行了筛选。在 MS 培养基培养实验中，将组织培养再生的黑芥植株暴露在不同浓度的铜（50.0 - 1000.0 μM Cu2+）中 72 小时，发现植株在高达 1000.0 μM Cu 的培养基中仍能存活，且与对照组相比无明显形态差异。进一步分析发现，植株地上部分（茎和叶）积累的铜最多，且随着培养基中铜浓度的增加，组织中的铜含量也相应增加。
在土壤培养实验中，研究人员将组织培养繁殖的植株转移到土壤中，用 200.0 和 500.0 ppm 的 CuSO4处理 3 周。结果表明，随着植株生长，铜积累量增加，且根和叶中的铜积累量高于茎。在不同铜浓度处理下，植株均未出现中毒症状，且开花正常。
研究结论表明，本研究建立的体外再生系统是一种高效的黑芥迪雅巴克尔生态型再生方法。该系统有助于快速繁殖不同基因型的黑芥，为植物修复提供大量植株，还可用于转移金属积累基因，培育超级金属积累植物。同时，较高浓度的铜对黑芥迪雅巴克尔生态型的生长发育无潜在毒性影响。然而，黑芥对铜积累和耐受的分子机制仍有待进一步深入研究。
这项研究具有重要意义，它为土壤铜污染修复提供了新的植物材料和技术方法。黑芥迪雅巴克尔生态型的发现和研究，为植物修复领域注入了新的活力。未来，随着对其分子机制的深入探索，有望进一步优化植物修复策略，提高修复效率，为解决全球土壤重金属污染问题提供更有效的方案。
