砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验，在中国境内发现砷超富集植物－蜈蚣草（Pteris vittata L.） 。野外调查表明，蜈蚣草对砷具有很强的富集作用，其砷的分布规律与普遍通植物也明显不同。蜈蚣草不同部位的含砷量为：羽片＞叶柄＞根系；蜈蚣草地下部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降。在含砷9mg/kg的正常土壤中，蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80。从矿区采集砷污染土训进行室内栽培实验发现，室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下（同一种土壤）增加1倍多，其羽片含砷量可高达5070mg/kg；随着种植时间的延长，蜈晔草羽片含砷量不断增加，蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强，因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景，对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要的学术价值。     

Evidence of vacuolar compartmentalization of arsenic in the hyperaccumulator Pteris vittata

Pteris vittata can hyperaccumulate arsenic （As） to 〉1% of its dry weight without showing any signs of toxicity, indicating the existence of effective plant-internal detoxificaUon mechanisms. Although vacuolar compartmentalization is known to play an important role in heavy metal detoxification and tolerance, direct evidence of arsenic compartmentalization in this hyperaccumulator was lacking. Here we report the subcellular localization of As in the callus of P. vittata. The callus induced from gametophytes of P. vittata exposed to 0.2 mmol/L arsenate for 20 days were examined by directly isolating cell walls, protoplasts and vacuoles, and determining arsenic concentrations. Of the total As in the callus, about 94% was in the protoplast, and of that, 91% was present in the vacuoles, indicating that vacuoles are a major storage site for As in P. vittata. In addition, the changes in the chemical components of vacuoles were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）.     

蜈蚣草的组织培养

本文报道了用蜈蚣草(pteris vittata)叶片、叶柄离体培养成完整植株获得成功。诱导愈伤组织培养基为N_o+KT0.2～0.4mg/L+2,4—D0.3～0.6gm/L。分化出芽培养基为MS+BA0.2mg/L+NAA0.3mg/L+LH500mg/L。生根培养基为1/2ms+IBA0.6mg/L+IAA0.2mg/L。试管苗移栽成活率达到78％。     

蜈蚣草组织培养再生植株叶细胞的亚显微结构

用电子显微镜对蜈蚣草茎是幼嫩叶片和组织培养再生植株叶细胞进行了比较观察，发现组织培养再生植株的幼龄叶细胞超微结构发生了一定的变化，具体表现在线粒体数量增多，液泡减少或消失，出现了较多的原质体，没有正常的叶绿体。     

不同生态型蜈蚣草对砷富集的差异及其机理

 土壤砷污染是全球尤其是东南亚和中国非常突出且亟需解决的环境问题。自砷超富集植物--蜈蚣草（Pteris vittata L.）发现以来,一直是国内外学者研究的一个热点。深入理解蜈蚣草体内砷代谢和富集机制是有效利用植物修复技术治理砷污染土壤的关键。在长期的自然进化过程中,蜈蚣草逐渐分化出不同生态型。已有研究结果显示：不同生态型蜈蚣草在砷富集和砷耐性等方面均存在明显差异。本文在系统分析蜈蚣草砷富集特征、机理的基础上,重点阐述了生态型差异对蜈蚣草砷富集的影响方面的最新研究进展。研究结果显示：非污染生态型与污染生态型蜈蚣草相比砷富集能力更为高效,说明通过选择性的利用合适的蜈蚣草生态型将明显改善植物修复的效率。不同生态型蜈蚣草砷富集与砷耐性差异的分子机理尚不清楚,相关关键功能基因及其过程尚需深入研究。     

蜈蚣草的组织培养快繁及拮抗重金属Cr6+胁迫的生理机制探究

为探究重金属超富集植物蜈蚣草治理、修复土壤重金属铬(chromium, Cr)污染的能力，在建立高效蜈蚣草组培再生体系基础上，通过在培养基中添加不同浓度重铬酸钾(K₂CrO₄,Cr⁶⁺),检测被处理羽叶中色素含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性等生理生化指标.结果表明：以成熟孢子为外植体，经过适宜的培养基和条件培养，最短可在3～4个月内获得大量的蜈蚣草组培苗.随着培养基中施加的Cr⁶⁺浓度提高及胁迫时间的延长，羽叶中叶绿素、类胡萝卜素及丙二醛(malondialdehyde, MDA)质量浓度呈现“上升→下降→上升”的波动趋势；低浓度Cr⁶⁺胁迫处理后，蜈蚣草羽叶中SOD和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性则呈现先下降后上升的趋势；当Cr⁶⁺胁迫浓度超过1.0 mmol/L时，蜈蚣草羽叶在6 d内由绿色逐渐转变为褐色，并发生萎蔫，叶绿素等生理指标也较对照差异显著，表明蜈蚣草对Cr⁶⁺     

蜈蚣草中砷的亚细胞分布与区隔化作用

通过对砷的亚细胞分布研究, 揭示砷超富集植物蜈蚣草中砷的区隔化效应, 及其对砷的耐性机理. 在不加砷条件下, 蜈蚣草吸收的少量砷主要被固定在细胞壁上; 在加砷条件下, 蜈蚣草羽片砷积累量占植株总砷量的78%, 其中羽片积累的砷有78%分布在羽片胞液(cytoplasmic supernatant)中, 整株植物累积的砷有61%富集在羽片胞液中. 而细胞器组分始终维持较低的砷浓度水平. 研究发现, 蜈蚣草羽片胞液是砷的主要储存部位, 胞液对砷具有非常明显的区隔化作用, 这种区隔化作用可能是蜈蚣草能够解除砷毒的重要原因.     

福建省尤溪县农药药源蕨类植物资源调查

对福建省尤溪县农药药源蕨类植物资源进行初步调查,结果表明,该区具有农药活性的野生蕨类植物共有24种,分属18科23属.含有2种及以上的科有水龙骨科、鳞毛蕨科、风尾蕨科、乌毛蕨科、金星蕨科.具有较大商业开发利用价值的种类有半边旗、海金沙、蕨、狗脊蕨、蜈蚣草、紫萁、乌毛蕨、阔鳞鳞毛蕨等.该文列出了每种农药药源蕨类植物的中名、科名、学名、习性、活性部位和功能分类,对如何合理开发利用该区的农药药源蕨类植物资源提出了建议.     

砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验,在中国境内发现砷超富集植物--蜈蚣草(Pterts vittata L).野外调查表明,蜈蚣草对砷具有很强的富集作用,其砷的分布规律与普通植物也明显不同.蜈蚣草不同部位的含砷量为:羽片＞叶柄＞根系;蜈蚣草地上部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降.在含砷9 mg/kg的正常土壤中,蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80.从矿区采集砷污染土壤进行室内栽培实验发现,室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下(同一种土壤)增加1倍多,其羽片含砷量可高达5070 mg/kg;随着种植时间的延长,蜈蚣草羽片含砷量不断增加.蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强.因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景,对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要学术价值.     

磷对超富集植物蜈蚣草吸收砷的影响及其科学意义

通过盆栽实验发现，添加低浓度的磷（400mg/kg以下）对砷超富集植物蜈蚣草地上部和地下的含砷浓度及砷的生物富集系数，地上部总含砷量均没有明显影响，但添加大量磷（400mg/kg以上）则会使昊蚣草地上部和地下部的含砷浓度及砷的生物富集系数，地上部总含砷量明显升高，在蜈蚣草中，磷与砷之间并不存在拮抗效应，在高浓度时甚至表现出明显的协同效应，研究结果既可以为提高超富集植物的修复效率提供科学依据，同时也为研究植物中磷和砷的相互作用机理提供良好的线索，在理论和技术上均具有重要价值。