土壤重金属的超富集植物研发利用现状及应用入侵植物修复的前景综述

植物修复作为一种绿色安全技术成为土壤重金属污染治理研究的热点领域之一。综述了当前已筛选用于土壤重金属污染修复的植物种类、研发现状及其应用模式, 总结了植物修复技术存在的问题及面临的困境。在此基础上, 围绕入侵植物生长繁殖快、生物量大、抗逆性强及其对某些重金属的超富集特性, 分析探讨了入侵植物作为土壤重金属污染修复的可行性及应用前景, 并提出对入侵植物修复的后续处理利用思路, 旨为综合利用入侵植物修复土壤重金属污染提供可能的新途径和新方法。     

溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。     

高生物量经济植物修复重金属污染土壤研究进展

植物修复是重金属污染土壤修复的重要方法之一。利用高生物量经济植物修复重金属污染土壤,能够兼顾生态和经济效益,具有很大的应用前景。本文系统分析了植物修复现状及存在的问题,提出利用高生物量经济植物修复重金属污染土壤的优势,总结了近年来利用高生物量经济植物吸收重金属的研究进展,探讨了改善高生物量经济植物修复重金属污染土壤效率的方法,以期为提高植物修复经济效益、促进植物修复广泛应用提供参考。     

重金属污染的植物修复及相关分子机制

随着近代工业的发展,土壤重金属污染问题日益严重。重金属即使在极低浓度下仍然可以对人畜造成健康上的威胁,因此迫切需要有效的修复方法对土壤进行修复。生物修复,特别是植物修复目前已经成为重金属污染修复的重要手段之一,了解相关植物的重金属解毒和积累分子机制是提高修复效率、解决重金属污染问题的基础。文中以土壤修复方式为起点,结合植物吸收积累重金属以及解毒的相关分子机制研究,探讨了植物修复的发展现状以及趋势。     

植物超积累重金属的生理机制研究进展

土壤重金属污染已经成为一个全球性问题。重金属超积累植物在修复土壤重金属污染中具有重要的应用前景。重金属超积累植物通常具备三个基本特征,即：根系具有从土壤中吸收重金属的强大能力、能从根到地上部分高效转运重金属、在叶片中能解毒和隔离大量重金属。本文总结了重金属超积累植物吸收、转运、隔离和解毒重金属的生理机制研究进展,以期为进一步阐明植物超积累重金属的机制及其在植物修复中的应用提供参考。     

牧草对重金属污染土壤的植物修复综述

综述了土壤重金属污染的危害,牧草作为修复植物的优势,以及主要牧草对重金属污染土壤的修复效果。提出了进一步筛选重金属富集能力强的牧草品种,寻找各种改良措施提高牧草的修复能力将是今后的研究热点。同时,人们应该更加关注植物修复的后期处理,尤其是解决从植物体内回收重金属的生产工艺问题。     

重金属污染土壤植物修复基本原理及强化措施探讨

阐述了植物修复的基本概念及主要作用方式 ,并从土壤中重金属存在形态 ,植物对重金属吸收、排泄和积累以及植物生物学特性与植物修复的关系等方面讨论了重金属污染土壤植物修复的基本原理及局限性和限制性因素 ,从超富集植物性能强化和技术强化两方面探讨了植物修复的强化措施 ,并指出与现代化农业技术相结合是植物修复重金属污染土壤大规模商业应用的一条捷径     

污染土壤植物修复效率影响因素研究进展

为提高植物修复技术对污染土壤的修复效率,根据当今植物修复技术在污染土壤修复中的应用现状及发展趋势,对近年来国内外植物修复技术的各种影响因素进行分析。首先从污染物的理化性质及其交互作用、土壤与气象因子、植物种类及其根际效应以及栽培措施等方面,系统论述影响土壤中重金属污染物及有机污染物植物修复效率的主要因素,阐述植物添加剂对植物修复效率的影响。最后指出植物修复今后研究的重点:营造促进植物生长发育的环境,针对影响植物修复效率的各个因素对植物修复技术进行改良及强化,并合理应用植物添加剂,提高植物修复效率。     

我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展

我国从上世纪90年代中后期开始土壤重金属（含类金属砷）污染的植物吸取修复研究及技术探索,先后发现了一批具有较高研究价值和应用前景的铜、砷、镉、锰等重金属的积累或超积累植物,并从重金属耐性和超积累生理机制、植物吸取修复的根际过程与机制、吸取修复强化措施和修复植物处置与资源化利用等方面进行了研究,同时开展了植物吸取修复技术的示范与应用,已有一些较成功的植物修复工程应用案例,使我国重金属污染土壤植物修复技术,尤其是植物吸取修复技术在国际上产生了较强的影响力。本文就近年来我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展进行了综述,并对今后的发展趋势进行了展望。     

植物内生细菌在植物修复重金属污染土壤中的应用

土壤重金属污染是威胁人群健康和经济可持续发展的重要环境问题。植物修复具有经济、环保等特点,已成为治理重金属污染土壤的重要技术。如何提高植物对重金属的抗性、促进植物生长是影响植物修复效率的关键之一。内生菌群-植物共生关系在此方面具有独特优势。其中,植物内生细菌可改善植物营养、降低植物病菌感染、影响酶活性,以及分泌激素、含铁载体和有机配位体等,进而提高超积累植物对重金属的吸收作用。本文综述了近年来国内外关于抗重金属植物内生细菌筛选与应用的研究进展,分析了内生细菌促进植物生长、增强植物对重金属抗性、促进重金属向茎叶转移的机理,阐述了植物内生细菌在重金属污染土壤修复中的应用前景与研究重点。     

植物促生菌提高植物重金属耐受性研究进展

近年来植物修复技术因其独特的优势而被广泛关注。许多植物被认为是有价值的利用资源, 然而, 最有实际使用价值的植物对重金属的耐受性有限, 实际应用中变得越来越困难。植物促生菌资源对环境无污染, 具有独特的多样性和巨大的潜力。随着资源的开发和技术的发展, 微生物调控将会使植物修复技术变得更加可行和更有价值。回顾近年来新兴的微生物调控技术, 主要是植物促生菌的筛选、鉴定和应用价值。     

Chemical and Biological Parameters as Tools to Evaluate and Improve Heavy Metal Phytoremediation

In this review, chemical and biological parameters are discussed thatstrongly influence the speciation of heavy metals, their availability tobiological systems and, consequently, the possibilities to usebioremediation as a cleanup tool for heavy metal polluted sites. In orderto assess heavy metal availability, a need exists for rapid, cost-effectivesystems that reliably predict this parameter and, based on this, thefeasibility of using biological remediation techniques for site managementand restoration. Special attention is paid to phytoremediation as anemerging technology for stabilization and remediation of heavy metalpollution. In order to improve phytoremediation of heavy metal pollutedsites, several important points relevant to the process have to beelucidated. These include the speciation and bioavailability of the heavymetals in the soil determined by many chemical and biological parameters,the role of plant-associated soil microorganisms and fungi inphytoremediation, and the plants. Several options are described how plant-associated soil microorganisms canbe used to improve heavy metal phytoremediation.     

基因工程改良植物重金属抗性与富集能力的研究进展

基于分子水平上对植物吸收、解毒、忍耐以及超富集重金属的几个关键步骤的认识,以及一些功能基因相继在细菌、酵母、植物和动物中被分离、鉴定,近年来,人们利用转基因技术提高植物重金属抗性和富集能力方面已获得进展, 一些功能基因（如gsh1, MerA和ArsC)及其工程植物已显示出植物修复产业化潜力。特别对转基因技术所采取的分子生物学途径、达到的效果以及存在的问题进行了详述,对今后研究的重点和策略进行了探讨。     

Characterization of Plant-Growth-Promoting Effects and Concurrent Promotion of Heavy Metal Accumulation in the Tissues of the Plants Grown in The Polluted Soil by Burkholderia Strain LD-11

Plant-growth-promoting (PGP) bacteria especially with the resistance to multiple heavy metals are helpful to phytoremediation. Further development of PGP bacteria is very necessary because of the extreme diversity of plants, soils, and heavy metal pollution. A Burkholderia sp. strain, numbered LD-11, was isolated, which showed resistances to multiple heavy metals and antibiotics. It can produce indole-3-acetic acid, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase and siderophores. Inoculation with the LD-11 improved germination of seeds of the investigated vegetable plants in the presence of Cu, promoted elongation of roots and hypocotyledonary axes, enhanced the dry weights of the plants grown in the soils polluted with Cu and/or Pb, and increased activity of the soil urease and the rhizobacteria diversity. Inoculation with the LD-11 significantly enhanced Cu and/or Pb accumulation especially in the roots of the plants grown in the polluted soils. Notably, LD-11 could produce siderophores in the presence of Cu. Conclusively, the PGP effects and concurrent heavy metal accumulation in the plant tissues results from combined effects of the above-mentioned multiple factors. Cu is an important element that represses production of the siderophore by the bacteria. Phytoremediation by synergistic use of the investigated plants and the bacterial strain LD-11 is a phytoextraction process.     

Utilization of Grasses for Potential Biofuel Production and Phytoremediation of Heavy Metal Contaminated Soils

This research focuses on investigating the use of common biofuel grasses to assess their potential as agents of long-term remediation of contaminated soils using lead as a model heavy metal ion. We present evidence demonstrating that switch grass and Timothy grass may be potentially useful for long-term phytoremediation of heavy metal contaminated soils and describe novel techniques to track and remove contaminants from inception to useful product. Enzymatic digestion and thermochemical approaches are being used to convert this lignocellulosic feedstock into useful product (sugars, ethanol, biocrude oil + biochar). Preliminary studies on enzymatic hydrolysis and fast pyrolysis of the Switchgrass materials that were grown in heavy metal contaminated soil and non-contaminated soils show that the presence of lead in the Switchgrass material feedstock does not adversely affect the outcomes of the conversion processes. These results indicate that the modest levels of contaminant uptake allow these grass species to serve as phytoremediation agents as well as feedstocks for biofuel production in areas degraded by industrial pollution.     

解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染问题日益严重,具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。解磷微生物能够依靠自身的代谢产物或通过与其他生物的协同作用,将土壤中的难溶性磷转化为可供植物吸收利用的磷,具有多重植物促生长功能和重金属解毒能力,可在重金属毒害水平下,促进植物生长、提高植物抗病能力、克服重金属对植物生长的不利影响,从而增强重金属修复植物的生存竞争力。从解磷微生物的研究现状入手,介绍了解磷微生物对土壤重金属污染的修复能力,综述了解磷微生物对土壤重金属污染修复的作用机制,分析了目前解磷微生物在重金属修复过程中存在的问题,并提出了今后研究的方向,为重金属污染土壤的修复提供了新思路。     

Feasible Bioremediation through Arbuscular Mycorrhizal Fungi Imparting Heavy Metal Tolerance: A Retrospective

Bioremediation is an integrated management of a polluted ecosystem where different organisms are employed to catalyze the natural processes that decontaminate the environment. The potential role of bioremediation, particularly higher terrestrial plants (phytoremediation) research in the remediation of metal-polluted sites, has been the focus of much research in recent years. Arbuscular mycorrhizal fungi are soil microorganisms that establish mutual symbiosis with the majority of higher plants, providing direct links between fungi and roots. This paper reviews the incidence of arbuscular mycorrhizal fungi in metal polluted sites, their role in imparting metal tolerance to plants, the factors affecting arbuscular mycorrhizal fungi in metal polluted sites, and their mechanism of heavy metal tolerance. Particular attention is given to the current methodologies and challenges in this field.     

Variations of Abundance and Community Structure of Ammonia Oxidizers and Nitrification Activity in Two Paddy Soils Polluted by Heavy Metals

While microbial nitrogen transformations are sensitive indicators of trace metal toxicity in soils, studies that quantify the impacts of heavy metal pollution in polluted rice soils on microbial communities and their activities remain limited. We examined changes in the abundance, composition and activity of ammonia oxidizing communities in two paddy fields that have been polluted by metal mining and smelting activities for more than three decades. The results showed a shift in the community structure of ammonia oxidizing archaea (AOA) and, to a lesser extent, of ammonia oxidizing bacteria (AOB) under metal pollution in the soils. All the retrieved AOB sequences in this study belonged to the genus Nitrosospira. Among them, the species in Cluster 3 a.1 seemed to be more sensitive to heavy metal pollution. Both AOB abundance and nitrification activity were not affected by heavy metal pollution in the two sites; whereas, AOA abundance increased. Our results suggested an effect of metal pollutants on communities of ammonia oxidizers, the degree of which varied in accordance with the amount of metal pollution. Therefore, it is difficult to quantify the relationship between the AOB/AOA communities and nitrification activity in the polluted soil.     

AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理

土壤重金属污染威胁人类健康和整个生态系统,而高效、低耗、安全的生物修复技术显示出了极大的应用潜力,特别是利用植物-微生物共生体增强生物修复效应的应用.丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌是一类广泛分布于土壤生态系统中的有益微生物,能与90％以上的陆生高等植物形成共生体.研究发现,AM真菌能够增强宿主植物对土壤中重金属胁迫的耐受性.当前,利用AM真菌开展重金属污染土壤的生物修复已经引起环境学家和生态学家的广泛关注.基于此,围绕AM真菌在重金属污染土壤生物修复作用中的最新研究进展,从物理性防御体系的形成、对植物生理代谢的调控、生化拮抗物质的产生、基因表达的调控等角度探究AM真菌在重金属污染土壤生物修复中的作用机理,以期为利用AM真菌开展重金属污染的生物修复提供理论依据,并对本领域未来的发展和应用前景进行了展望.     

重金属污染环境的植物修复及其分子机制

重金属污染物的排放和扩散造成了日益严重的环境污染。如何消除环境中的重金属污染物已成为国际性难题。近年来,植物修复技术的出现和快速发展为我们展示了一条新的有效途径：即利用植物对重金属化合物的吸收、富集和转化能力去除土壤和水体中残存的重金属污染物。文章简要介绍了重金属污染物与植物修复的关系和植物修复的生理机制,重点总结了重金属污染环境的植物修复在分子生物学方面所取得的研究进展,包括有机汞裂解酶基因merB、汞离子还原酶基因merA和金属硫蛋白基因MT等的生物学功能及其在植物修复上的应用,展望了植物修复研究工作的发展方向,并针对汞污染提出了一套修复方案。