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土壤重金属镉（Cd）、铅（Pb）等污染问题已成为我国广泛关注的重大生态环境问题，对人类的安全健康构成了严重威胁。植物修复是一种去除土壤重金属污染的可行的方法，但寻找合适的超富集植物或者耐性作物非常困难，植物富集和修复机理还不明晰，为了解决以上关键问题，中国科学院地理科学与资源研究所郭庆军课题组开展镉重金属污染的超富集植物及耐性植物的筛选和修复机理等研究，并将同位素技术与植物生理学相结合，不仅为研究植物富集和耐性机理提供了新的方法，也为合理利用、治理、修复重金属污染农田提供了理论基础和实际运用价值。

研究人员探索了Cd同位素技术在植物修复研究中的应用。建立了植物中Cd同位素纯化分离及测试方法：优化植物中Cd同位素纯化分离方法，对植物中Cd进行了有效的纯化分离；并研究了Cd超富集植物龙葵和耐性植物蓖麻中Cd同位素分馏特征：两种植物各有机体均富集较轻的Cd同位素；蓖麻和龙葵由茎到叶的Cd同位素分馏机理有所不同，可作为研究Cd在植物体中迁移转化机制的突破口；丰富了自然界中Cd同位素的储库。

研究组研究了Cd耐性植物在中低度镉污染农田修复的过程。他们通过对30种不同品种的蓖麻品种Cd吸收和累积能力比较，筛选出不同富集能力的蓖麻品种；并在抗氧化酶和Cd的亚细胞分布方面探讨了不同镉富集能力蓖麻品种的解毒机理差异。以上研究结果为合理利用、治理我国大面积中低度Cd污染农田提供技术支持和理论基础。

此外，研究团队对硫肥降低水稻对Pb的吸收转运机制进行了探索。通过施加低度、中度和过量硫肥的措施，发现硫肥可以明显降低土壤有效铅的活性，其中，低度硫肥还可以显著增加水稻根际铁膜对Pb的吸收，可进一步降低水稻秸秆和籽粒对Pb的吸收。

上述研究在Scientific Reports、Ecotoxicology and Environmental Safety、Analytical Methods、Journal of Environmental Sciences、International Journal of Phytoremediation、Frontiers of Environmental Science & Engineering 等期刊上发表，该研究获得了国家“863”项目课题（2013AA06A211-2）、“973”项目课题（2014CB238906）、中科院特色研究所项目（KFJ-EW-STS-014）、中科院百人计划项目、国家自然科学基金委项目（41201312）等资助。

相关论文：

（1）Wei, R., Guo, Q.*, et al., 2016. Fractionation of Stable Cadmium Isotopes in the Cadmium Tolerant Ricinus communis and Hyperaccumulator Solanum nigrum. Scientific Reports, doi: 10.1038/srep24309.

（2）Yang J., Guo Q.*, et al., 2016. Interaction between sulfur and lead in toxicity, iron plaque formation and lead accumulation in rice plant. Ecotoxicology and Environmental Safety 128, 206-212.

（3）Yang, J., Guo, Q.*, et al., 2015. Red mud (RM)-Induced Enhancement of Iron Plaque Formation Reduces Arsenic and Metal Accumulation in Two Wetland Plant Species. International Journal of Phytoremediation 18(3), 269-277.

（4）Zhang, H., Guo, Q.*, et al.，2015. Subcellular Cadmium distribution and antioxidant enzymatic activities in the leaves of two castor (Ricinus communis L.) cultivars exhibit differences in Cd accumulation. Ecotoxicology and Environmental Safety 120, 184-192.

（5）Wei, R., Guo, Q.*, et al., 2015. Analytical Method for Precise Determination of Cadmium Isotopic Composition in Plant Samples using Multiple Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. Analytical methods 7, 2479 - 2487.

（6）Yang, J., Wang, L., Li, J., Wei, D., Chen, S., Guo, Q., Ma, Y., 2015. Effects of rape straw and red mud on extractability and bioavailability of cadmium in a calcareous soil. Frontiers of Environmental Science & Engineering 9, 419-428.

（7）Zhang, H., Guo,Q.*, et al.，2014. Cadmium Accumulation and Tolerance of Two Castor Cultivars in Relation to Antioxidant Systems. Journal of Environmental Sciences 26, 2048-2055.

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