Hyperakkumulatorpflanzen reichern in ihren oberirdischen Teilen hohe Konzentrationen bestimmter Spurenelemente an. Dieses Phänomen ist äußerst selten und wurde bei < 0.2 % der Angiospermen beobachtet, aber eine Anreicherung von Nickel (Ni) wurde bei 70 % der Hyperakkumulatorarten gefunden. Die meisten Hyperakkumulatoren kommen in Neukaledonien, Kuba und im Mittelmeerraum vor.
Dr. Antony van der Ent und seine Doktorandin Adrian Paul von der Universität von Queensland mit Kollegen aus Frankreich und Neukaledonien untersuchten das Vorkommen von extrem nickelreichen, grün gefärbten Phloemgeweben in der Gattung Hybanthus (Violaceae) in Neukaledonien. Die Wissenschaftler fanden heraus Hybanthus austrocaledonicus die einzige Pflanzenart außerhalb der ultramafischen Regenwälder von Sabah/Palawan oder außerhalb Mittelamerikas zu sein, die dieses Phänomen aufweist. Synchrotron-Röntgenfluoreszenzmikroskopie (XFM) zeigte, dass Ni überwiegend in den Zellvakuolen der oberen Epidermis gespeichert wird H. austrocaledonicus Blätter und nicht im Mesophyll.
1973 und 1980 wurden in Neukaledonien zwei hyperakkumulierende Pflanzen gefunden, Hybanthus austrocaledonicus (bis zu 2.55 Gew.-% Ni ansammelnd) und H. caledonicus (bis zu 1.75 Gew.-% Ni ansammelnd). Ein Herbarbeleg von H. austrocaledonicus aus dem Jahr 1981 enthielt 6.80 Gew.-% Ni, sodass die Forscher zur ursprünglichen Sammelstelle zurückkehrten, um weitere Proben zu sammeln, um das Auftreten einer Ni-Hyperakkumulation systematisch zu bewerten H. austrocaledonicus und H. caledonicus Bevölkerungen. Dr. van der Ent kürzlich verwendet Mikro-Röntgenfluoreszenz (µ-XRF) zur Visualisierung der Nährstoffaufnahme in hydratisiertem Pflanzengewebe und untersuchten die Häufigkeit von Hyperakkumulatoren von Blattelementen in Malaysia.
Die Forscher analysierten 236 Exemplare im Herbarium von Neukaledonien und untersuchten die elementaren Konzentrationen von Mangan (Mn), Kobalt (Co) und Ni in dreien Hybanthus Arten, die in Neukaledonien endemisch sind, wurden mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) identifiziert. Paul und seine Kollegen sammelten außerdem Proben von H. austrocaledonicus at Mont Dzumac Zur weiteren Analyse von Makroelementen (Na, Mg, Al, P, S, K, Ca) und Spurenelementen (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) verwendeten sie Kryo-Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (Kryo-REM-EDS), um die Verteilung von Ni, C und O in gefroren-hydratisiertem Blattgewebe zu visualisieren, sowie Röntgenfluoreszenzmikroskopie (XFM) von Blattspreiten, Blattbasen, Blattstielen und Stängeln, um Ca, K, Ni und Zn in hydratisierten Geweben darzustellen.
Die in dieser Studie gefundenen Ni-Konzentrationen waren viel höher im Vergleich zu früheren Ergebnissen aus den Jahren 1971 und 1983. Die Blattkonzentrationen für H. austrocaledonicus und H. caledonicus waren 4.78 Gew.-%, während die Phloemkonzentration von H. austrocaledonicus betrug 5.50 Gew.-% bei Mont Dzumac.
Die XFM-Bilder zeigten, dass sich Ni und Zn hauptsächlich in den Zellvakuolen der oberen Epidermis befanden H. austrocaledonicus Blätter, aber Ca war hauptsächlich angrenzend an die Epidermis und das Sklerenchym von Leitbündeln konzentriert. Im Blattstiel war Ni hauptsächlich im Cortex konzentriert, während Zn im Mark und um Gefäßgewebe lokalisiert war. Im Stamm waren Ni- und Zn-Verteilungen gleich und hauptsächlich in der Rinde konzentriert.
„Die gleichen auffälligen Kolokalisierungsmuster für Ni und Zn deuten auf ähnliche Speichermechanismen für diese beiden Metalle hin Hybanthus austrocaledonicus“, sagten Paul und Kollegen.
„Bis heute sind die Daten spärlich, wie der niedrige Prozentsatz [5 %] der untersuchten Hyperakkumulatorenarten zeigt. Die Fortsetzung der Bemühungen durch den Einsatz neu entwickelter Technologien wie XFM (Elementarverteilungen) und XRF (Screening) in Verbindung mit transkriptomischen Untersuchungen wird ein umfassendes Verständnis der Entwicklung dieses faszinierenden Phänomens ermöglichen.“
Hyperakkumulator-Arten bergen nicht nur viele Fragen für Wissenschaftler zur Pflanzenphysiologie und -anpassung, sondern können auch für sie verwendet werden Phytomining B. auf stark mineralisierten Böden oder auf nachbergbaulichen Flächen. Der Der Gewinn eines Ni-Phytomins in Australien wird auf ∼11,500 AU$/ha/Ernte geschätzt mit der Hyperakkumulator-Anlage, Berkheya coddii. Erfahren Sie mehr auf der Globale Hyperakkumulator-Datenbank.
