近日，武汉轻工大学硒产业学院程水源教授团队饶申副教授在植物锂积累及耐受领域取得研究进展。相关研究成果以“Dynamic distribution and temporal transcriptome adaptations elucidate lithium accumulation pattern in Cardamine violifolia”和“Physiological responses and lipidomic analysis underlying lithium tolerance in Cardamine violifolia”为题发表在环境科学期刊“Environmental Chemistry and Ecotoxicology”和植物学期刊“Plant Physiology and Biochemistry”上。

锂（Li）作为兼具战略资源与医药价值的关键元素，在新能源产业快速发展的背景下，其环境归趋与生态风险日益受到关注。近年来，随着锂离子电池需求的激增，锂已逐渐成为新兴环境污染物，但锂对植物生长的影响及植物积累锂的机制研究还未系统开展。

针对以上问题，研究人员以湖北恩施特色植物堇叶碎米荠为植物材料，采用不同浓度LiCl水培的方法，开展堇叶碎米荠积累及耐受锂的研究。结果显示，100 mg/L氯化锂显著促进了堇叶碎米荠生长，而200-400 mg/L氯化锂显著抑制植株生长。堇叶碎米荠吸收和转运锂的能力非常强，处理浓度为400 mg/L时，堇叶碎米荠地上部中的锂含量达到了251.30 mg/kg FW，且所有处理组的转运系数（TF）均在15以上，说明堇叶碎米荠具有极强的锂吸收转移能力。锂的亚细胞分布显示，堇叶碎米荠主要积累在细胞壁中，其次是可溶性组分中。乙醇提取态是锂在堇叶碎米荠中主要的结合形态。通过脂质代谢组检测共发现2355种脂质分子，相关性分析揭示，三酰甘油（TG）和神经酰胺（Cer）可能在堇叶碎米荠耐受锂胁迫中发挥关键作用。

进一步地，以200 mg/L氯化锂处理堇叶碎米荠，分别在第3、6、9、12天进行采样，以未加氯化锂的第0天作为对照组。结果显示，处理的第3天叶绿素含量显著增加，从第6天开始则叶绿素的合成受到抑制。堇叶碎米荠锂含量随处理时间延长而增加，在第12天，地上部中的锂含量达到了164.67 mg/kg FW。LA-ICP-TOFMS元素分布图象显示，堇叶碎米荠中的锂主要富集在叶片边缘以及根部下皮层、皮层和细胞间隙。通过转录组分析共鉴定到15810个差异基因，WGCNA揭示HAK5、KT9、Nramp、YSL、GSTU、KAT、NRT1、HMA、NCL和ABCC可能是参与调控堇叶碎米荠中锂的吸收和转运的关键基因。以上结果证明堇叶碎米荠具有很强的锂耐受和积累能力，为未来锂污染的植物修复提供了新的思路和视角。

Environmental Chemistry and Ecotoxicology论文第一作者为已毕业硕士生陈璐璐，通讯作者为饶申副教授。Plant Physiology and Biochemistry论文第一作者为饶申副教授，通讯作者为程水源教授。该研究得到了湖北省自然科学基金和湖北省技术创新计划等项目，以及恩施德源硒材料工程科技有限公司的资助支持，特此感谢！

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.enceco.2025.05.020

https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.110416