一種能“吃”重金屬的玉米

　　看上去和普通玉米沒什么兩樣，然而這種叫做“超甜38”的特殊玉米卻能將土壤中的重金屬元素吸收到莖和葉中，對果實的影響也很小。在剛剛揭曉的 2011年度廣東省科學技術獎自然科學類一等獎中，由華南理工大學環境科學與工程學院院長黨志主持的項目“污染物在土壤中的環境化學行為與修復機理研究” 名列其中，而這棵“超甜38”玉米，就是這個生物無機化學研究國際前沿課題應用于污染土壤修復的成功范例。

　　黨志介紹，利用植物修復污染土壤起始于上世紀90年代，西方發達國家主要采用超累積的草本植物對污染土地進行集中治理，但這條路在我國行不通，因為中國人多地少，必須探索一條既能修復污染土壤，又能保證農民收益的新路。

　　項目組針對鎘污染是廣東最主要的重金屬污染的現狀，從基礎研究入手，逐步篩選到一系列降解效果明顯優于文獻報道的典型有機污染物高效降解菌株，開發出修復有機物污染土壤的微生物專利菌劑及修復重金屬—有機物復合污染的“邊生產—邊修復”技術。從2006年開始，他們通過反復試驗比對，從 20多個玉米品種中最終篩選出“超甜38”并 在廣州市白云區某蔬菜基地進行了示范應用，兩年的示范種植取得了良好的修復效應。

　　據了解，該項目作為基礎研究課題主要針對金屬酶模擬研究。項目組系統研究了土壤中重金屬和有機污染物的環境化學行為及修復機理，目前取得的主要創新性成果包括：1.創建了金屬酶模型物的構建新方法。將功能化的環糊精與金屬配合物催化劑組裝成超分子金屬酶模型物，實現了對金屬酶活性中心、微環境及亞穩態結構的多重模擬，被認為是一種概念性的簡化解決方案。2.創造性設計合成了一系列功能型多吡啶配體，研究了其金屬配合物與DNA作用機制。發現以DNA拓撲異構酶和端粒酶為靶標具有高抗腫瘤活性的釕(II)多吡啶配合物。首次應用密度泛函等計算方法，揭示傳統生物學難以發現的新規律，為合理設計和尋找有效的治療藥物提供了理論指導。3.建立和發展了有機雜化金屬酶模型物。通過把具有靜電、疏水、氫鍵等弱相互作用的有機基團作為金屬酶模型物輔基，大幅增強了模型物的生物功能，通過輔基調控，模型物實現了酶的部分選擇性。4.直接開展對相關天然金屬酶的功能化改造。對天然辣根過氧化物酶進行化學修飾，探明了其催化性能改善的分子機制，創造性提出金屬離子調控細胞的代謝途徑，技術成果實現了產業化。

　　該項目提出了金屬酶模型物構建的新策略，發現了模型物功能化的新方法，獲得了作用機制和規律性的新認識，促進了無機化學與生命醫藥等學科的交叉發展，在化學國際權威刊物，如 J Am Chem Soc, Chem Eur J, Inorg Chem, Dalton Trans, J Inorg Biochem, J Biol Inorg Chem 等發表SCI收錄學術論文193篇，被SCI論文他人引用2269次，應邀在國際會議作特邀及大會報告17次。

　　該項目研究還培養了一支從事環境土壤化學和污染土壤修復技術研究的高素質隊伍，項目期間，2人獲國家杰出青年基金。

　　黨志表示，目前土壤污染已成為制約現代農業健康持續發展的瓶頸，對已污染的土壤進行修復是保障農產品安全必須首先解決的關鍵問題。作為一項基礎研究，能直接與關系民生食品安全結合起來，并取得一定的推廣示范效應，突顯明顯的學術推動作用，他感到十分欣慰。