铀污染是全球性的环境与健康威胁。随着核工业发展和“双碳”战略推进，铀通过采矿、冶炼和废物处置进入土壤-水系统，形成持久污染。铀兼具放射性与化学毒性，可经食物链累积并危害人体。因此，发展高效、绿色的铀污染修复技术至关重要，其中植物修复因成本低、环境友好而备受关注。

植物根系吸收重金属主要有两条途径：质外体途径和共质体途径。质外体途径是水分和溶质沿细胞壁与细胞间隙的被动运输，其通透性由凯氏带和木栓层等屏障调控。目前，针对镉、铅等重金属的质外体转运机制研究较多，但铀在根系中的转运路径，尤其是质外体途径的作用和调控机制，仍不清楚。明确铀吸收的主要途径及其与根系结构的相互作用，对培育高富集植物、提高修复效率具有重要价值。

【文章内容概要】

近日，延安大学石油与环境工程学院郭堤副教授团队在环境领域知名期刊Environmental Chemistry and Ecotoxicology上发表了题为“Apoplastic pathway facilitates uranium translocation in oilseed rape roots under elevated uranium stress”的研究论文。该研究以生物量大、根系结构典型的油菜（Brassica napus L.）为材料，通过水培实验，综合运用荧光示踪、组织化学染色及激光共聚焦显微成像等技术，首次系统定量揭示了铀胁迫下根系质外体途径的贡献动态及其结构与功能适应性。

U80，80 μM铀处理

研究首先通过共质体代谢抑制实验，证实了油菜根系中存在活跃的质外体铀转运。利用荧光示踪结合电感耦合等离子体质谱分析，研究发现铀转运机制呈现显著的浓度依赖性：在低铀浓度（<50 μM）下，共质体途径占主导（约65%）；而当铀浓度升高至50 μM以上时，质外体途径贡献率显著增加，在80 μM时高达67.1%，成为铀向上转运的主要路径。研究进一步揭示了铀胁迫对根系质外体屏障的诱导与重塑作用。组织化学染色显示，铀胁迫会促使凯氏带和木栓层形成部位向根尖方向移动。例如，在80 μM铀处理下，凯氏带形成位置距根尖仅0.66 mm，而未胁迫时则大于3 mm。这种“屏障前移”是植物应对毒性胁迫的适应性反应，旨在更早地限制铀向中柱的扩散。然而，深入的功能分析发现，这种诱导形成的屏障并不能完全阻断铀的质外体运输。尤其在侧根发生处，由于屏障结构不连续，成为铀旁路转运的关键弱点。此外，屏障的成熟速度可能滞后于铀的快速吸收，导致在高浓度胁迫下，尽管屏障形成提前，但铀仍能通过质外体大量进入木质部并转运至地上部。相关性分析表明，铀吸收量与质外体贡献率呈极显著正相关（r = 0.9**），而与凯氏带形成距离呈负相关，印证了屏障诱导与铀吸收增加同步发生的现象。

本研究首次在油菜中系统阐明了铀转运的浓度依赖性路径转换，并揭示了铀诱导的质外体屏障在结构与功能上的局限性，为今后通过遗传改良（如增强屏障连续性）或农艺调控（如硅肥、ABA诱导）来优化植物修复策略提供了关键的理论切入点。

【原文链接】

Guo D., Chen Y., Liu C., Liu S., Apoplastic pathway facilitates uranium translocation in oilseed rape roots under elevated uranium stress, Environmental Chemistry and Ecotoxicology, Volume 7, 2025, Pages 2158–2168.

【期刊介绍】

Environmental Chemistry and Ecotoxicology (缩写ENCECO) 主要聚焦化学品在全球环境中的传输规律及其在生态系统中的毒性机制，生物体中的生物利用度和生物蓄积性，食物链中的生物放大，以及生态系统分析中的新技术和新方法、跨学科生态毒理学信息的处理方法等。期刊主要研究方向包括：环境化学、生态毒理学、环境修复、风险评估等。

根据科睿唯安发布2023年度期刊引证报告，Environmental Chemistry and Ecotoxicology首个影响因子为9.0，在ENVIRONMENTAL SCIENCES和Toxicology学科领域均位于Q1区。《2025年中国科学院文献情报中心期刊分区表》正式发布，Environmental Chemistry and Ecotoxicology 荣列大类：环境科学与生态学1区，Top期刊；小类：ENVIRONMENTAL SCIENCES 环境科学1区；TOXICOLOGY 毒理学1区。