不同普鲁士蓝化合物对银鲫137Cs吸收排泄的影响机制及环境修复应用

本研究针对铀污染对植物矿质营养代谢的破坏问题，通过水培向日葵实验系统探究铀胁迫下植物耐受机制及矿质元素分布规律。研究发现铀主要积累于根细胞壁造成持续损伤，0.01 mM铀处理使TY007和S668叶片Mg含量显著降低11.03-77.68%，抗氧化酶系统在缓解铀胁迫中起关键作用，为城乡棕地铀污染修复提供科学依据。

　　

随着国防和核电工业的快速发展，铀矿开采导致放射性核素铀（U）及伴生重金属（Pb、Mn等）向环境释放，周边农田铀污染浓度达20.2-43.5 mg/kg，严重威胁作物生长和人体健康。铀作为植物非必需元素，易在根部积累引发根毒性，15-25 μM浓度即可导致根细胞氧化损伤，1000 μM浓度则造成叶片褪色和茎叶生长抑制。虽然向日葵被认为对重金属具有较强耐受性，但其幼苗期根系易受铀毒害导致发育停滞，目前关于铀胁迫对植物矿质元素分布影响的研究仍存在空白。

研究人员通过水培实验，选用食用向日葵TY007和油用向日葵S668为材料，设置0-0.05 mM铀浓度梯度处理，结合生理特性分析和矿质元素检测，系统研究了铀在植物不同器官的积累特征及其对矿质代谢的影响。研究发现：铀处理显著抑制侧根生长并导致根尖黑化，0.01 mM铀使TY007根干重降低41.3%；铀主要积累在根组织细胞壁（占总积累量52.3-69.8%），造成持续性损伤；抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性变化与铀耐受性显著相关；铀胁迫导致光合代谢紊乱，多数矿质元素在根叶中含量上升，但TY007和S668叶片Mg含量分别降低11.03-77.68%和28.51-58.40%。

关键技术包括：水培体系构建（25°C光照培养）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）元素分析、亚细胞组分分离技术、抗氧化酶活性检测等。

【植物生长和U积累】铀浓度≥0.05 mM时幼苗出现严重生长抑制，根尖出现明显黑化；铀在根中积累量是地上部的7.1-19.6倍，细胞壁积累占比超50%。
【矿质元素分布】铀处理使根中K、Ca、Fe含量显著增加，但干扰Mg的转运，导致叶片Mg缺乏。
【讨论】细胞壁固定是向日葵应对铀毒害的重要策略，Mg代谢紊乱可能是铀抑制光合作用的关键因素。

该研究首次揭示了向日葵不同品种对铀胁迫的差异响应规律，阐明了细胞壁固定和抗氧化系统在铀耐受中的协同作用，为利用向日葵修复铀污染场地提供了理论依据。特别是发现铀对Mg代谢的特异性干扰机制，为后续通过营养调控提高植物修复效率指明了方向。研究结果对保障核工业区农产品安全和生态环境修复具有重要实践价值。