活的超积累蕨根和芽中稀土元素的罕见图片:硅可能在解毒中发挥作用
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活的超积累蕨根和芽中稀土元素的罕见图片:硅可能在解毒中发挥作用

新的 X 射线方法揭示了蕨类植物如何在其组织中积累稀土元素

https://www.botany.one/rare-pictures-of-rare-earth-elements-in-live-hyper-accumulating-fern-roots-and-shoots-silicon-might-play-a-role-in-detoxification/

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有 14 种稀土元素 (REE),尽管它们的名字很常见,但在地球上却很常见。 例如, 比铅更常见。 在低浓度下,这些元素对植物的胁迫耐受性很重要,但已知只有 21 种植物物种 超积累 地上部分的稀土元素。

博士 刘文深 来自中山大学和 安东尼·范德恩特 来自昆士兰大学和墨尔本大学、CSIRO 和 INRAE 的同事, 研究了稀土元素和轻元素(铝和硅)在(亚)热带地区常见蕨类植物中的积累位置. 研究人员展示了如何 粒子诱导的 X 射线发射 (μPIXE) 分析可以显示不同元素在活植物组织中的位置。

基于这些图像、额外的显微镜检查和化学分析, Liu 及其同事认为 Si 参与了 REE 和 Al 的解毒过程 这种蕨类植物可以通过 农耕. 去年,研究人员 可视化两种 REE 和其他元素 线虫 并发现这种蕨类植物比其他 0.2 种已知的超富集植物可以积累更多的稀土元素(芽中为 0.5%,枯叶中为 20%)。

超积累植物蕨类植物, 线蕨。 资源: Canva

刘和同事从 线虫 在中国的 REE 和非 REE 矿山尾矿(矿石提取的剩余材料)上生长。 他们还收集了土壤和木质部汁液样本用于化学分析。 根、茎和叶样品被迅速撞击到一个固体铜块上,该铜块已被液氮冷却,并被运往澳大利亚进行 μPIXE 分析和扫描电子显微镜 (SEM)。

冻干样品的粒子诱导 X 射线发射 (μPIXE) 元素图像 线蕨 根截面。 图像: ,2021

刘和他的同事们发现,本地蕨类植物, 线虫 超积累的 REE、Al 和 Si。 所有元素都高度集中在根部,其次是叶组织(羽片),而茎部(匍匐茎和轴)浓度最低,因为它们参与养分运输。 硅与稀土元素共定位于木质部汁液、匍匐茎、轴、中脉和内皮中,但元素可视化显示硅主要见于叶缘和叶片,但稀土元素和锰存在于坏死病灶和叶脉周围。

“[C]考虑到 REE 和 Si 的共定位 [...],我们认为 Si 在处理根部、木质部汁液中的 REE 运输以及 REE 中的高浓度 REE 和 Al 方面起着关键作用和 Al 区室化在 pinnule 的 线虫”刘和同事写道。

在一个 之前的 BotanyOne 采访, van der Ent 博士强调了使用微 X 射线荧光 (µ-XRF) 可视化活植物组织中不同元素的挑战和机遇。 目前的研究使用了墨尔本大学最先进的 Maia 探测器,可以实现快速、高分辨率的元素图像捕获(在这篇评论中阅读更多).

活植物组织中 REE 的可视化表明 Si 可能参与超积累蕨类植物中的 REE 和 Al 解毒。 通过了解这种蕨类植物如何吸收和储存大量这些元素,科学家们可以探索使用这种蕨类植物来种植这些蕨类植物,以从受稀土元素污染的矿山土壤中提取稀土元素(农业开采)。

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作者

Juniper Kiss

Juniper Kiss 是一位环游世界的植物科学家和数据爱好者,也是 Botany One 的客座编辑和前撰稿人,她喜欢美丽的地块、数字化解决方案、与土地所有者合作、荆棘和香蕉。

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