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南京土壤所植物根表面电化学性质的原位表征研究取得进展

南京土壤研究所 2017/9/7 16:36:41
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植物根系的表面电化学性质是影响根系吸取营养物质和抵御有毒物质毒害的重要因素,长期以来,由于缺少完整根系表面电化学性质的测定方法,只能经过一系列繁琐的分离步骤获取根细胞膜和细胞壁进行间接表征和研究。

中国科学院南京土壤研究所研究员徐仁扣课题组经过反复试验研制出测定植物根系表面电化学性质的流动电位装置及测定方法,这一原创性方法可以测定植物完整根系的zeta电位,研究植物根系与各种离子和带电胶体颗粒之间的相互作用,为研究完整植物根系的表面电化学性质以及根-土相互作用提供了一种独特的手段。

研究发现不同品种的水稻,由于根系的表面电化学性质存在明显差异,它们对铝和重金属毒性的耐受能力存在差异。籼稻根系zeta电位比粳稻更负,籼稻根系的表面负电荷数量多于粳稻,因此籼稻根表面吸附的铝离子的数量多于粳稻,是粳稻根系比籼稻根系更耐铝毒的重要原因。研究表明,籼稻根表面含氧官能团和表面负电荷数量多于粳稻,导致籼稻根表吸附的Cu(II)和Cd(II)的数量多于粳稻,这是籼稻比粳稻吸取和累积更多重金属的主要原因之一。研究还发现铁铝氧化物在根表的粘附可降低根系对阳离子的吸附,带电表面之间的相互作用是影响离子吸附的主要机制。这些研究可为抗逆性、重金属低积累植物品种的筛选提供参考。

研究结果发表在Plant and Soil, Frontiers in Plant Science和Ecotoxicology and Environmental Safety上,并获1项国家发明专利授权。

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