利用濕地植物綠狐尾藻構(gòu)建的污水凈化人工濕地，近年來在農(nóng)業(yè)面源污染廢水控制特別是高銨污染廢水治理方面效果顯著，已在我國南方多地推廣應(yīng)用。但是，綠狐尾藻強(qiáng)耐銨的特性及生理機(jī)制仍缺乏系統(tǒng)性的研究。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員吳金水團(tuán)隊(duì)以強(qiáng)耐銨的濕地植物綠狐尾藻為研究對象，從分子和生理角度較系統(tǒng)地研究了綠狐尾藻對銨的生理響應(yīng)特性及耐受高銨的作用機(jī)制。近日，這一研究成果發(fā)表在《環(huán)境管理》（Journal of Environmental Management）上。
研究結(jié)果表明，室內(nèi)水培條件下，綠狐尾藻在0.5-20mM的銨處理下能夠很好地生長，且對銨的耐受濃度高達(dá)30mM。研究初步揭示了綠狐尾藻的強(qiáng)耐銨作用機(jī)制，即礦質(zhì)離子調(diào)控植物體內(nèi)游離銨的平衡，以及通過增加N代謝酶GS/GOGAT的活性和抗氧化酶SOD的活性，加速了銨的代謝、緩解銨毒。
據(jù)介紹，研究結(jié)果為利用綠狐尾藻構(gòu)建的人工濕地進(jìn)行高銨污染廢水的高效治理提供了理論依據(jù)，同時(shí)在農(nóng)業(yè)面源污染治理的難點(diǎn)問題方面具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。
吳金水研究員團(tuán)隊(duì)此前已以耐高銨的濕地植物綠狐尾藻為研究對象，借助二代轉(zhuǎn)錄組和三代轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，比較研究了綠狐尾藻在不同銨濃度處理下相應(yīng)基因的表達(dá)差異及其生理響應(yīng)。研究結(jié)果表明，在高銨條件下，綠狐尾藻下調(diào)了根系中銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)，避免了過多銨的吸收；另一方面，通過增加銨同化基因的表達(dá)，增強(qiáng)了銨在體內(nèi)的同化，及時(shí)將銨轉(zhuǎn)化成氨基酸，降低了過多的銨對細(xì)胞造成的毒害；上調(diào)表達(dá)的過氧化氫酶基因有助于清除體內(nèi)由于過量銨誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧，葉綠素a/b結(jié)合蛋白（LHC）基因的上調(diào)表達(dá)提高了綠狐尾藻葉片捕獲光，并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的能力，為銨同化提供了充足的碳源。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性重點(diǎn)研究項(xiàng)目、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目和湖南省水利科技攻關(guān)項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115368