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。     

重金属污染评估及其生物健康效应

重金属污染是目前全球面临的最为严峻的环境问题之一,不仅引发了粮食安全危机,还直接危害着动物和人类健康.土壤线虫作为陆地环境中重金属污染的重要指示生物,不仅会对重金属的毒害产生复杂的防御机制,其肠道微生物还被证明可以协助宿主抵御重金属胁迫.本文系统梳理了国内外重金属的污染现状及其评估方法,以线虫为模型概述了重金属对土壤动物行为、生理、生化三个方面的影响,总结了动物对重金属暴露的应激响应,主要包括细胞壁和细胞膜的屏障作用、活性物质改变、金属硫蛋白表达以及非编码RNA调节等四个层面,提出了肠道微生物的组成和多样性作为指示重金属毒性的新方法,归纳了长期重金属暴露导致的生物适应性进化,包括重金属超积累基因、抗性基因、解毒基因的出现和富集等,进而量化环境胁迫引起的动物遗传变异在基因组水平上的响应,比如基因的抗性突变和抗性基因的协同作用.最后,本文对重金属生态毒理学的研究进行了展望,指出未来研究需着眼于当下的生态环境和人类健康,探索土壤动物肠道微生物的生态作用,深入探究重金属毒性发生发展以及生物解毒的潜在机制.     

食用菌生物修复重金属污染研究进展

生物修复是利用生物体及其衍生物对重金属进行吸收/吸附来处理环境中重金属污染的方法,具有成本低、来源广、无二次污染等特点.食用菌富集重金属是生物修复的一个重要研究方向,食用菌修复作用主要通过对重金属的吸收来降低其生态毒性,从而对重金属污染起到一定的修复作用.本文论述了食用菌对重金属Cu、Cd、Pb、Zn、As、Cr的富集作用,揭示了食用菌富集重金属的可能机理,并对采用食用菌富集重金属以治理环境污染的前景进行了展望.     

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。     

重金属污染土壤植物修复中细胞分裂素的作用与机制

植物修复因投资成本低、环境扰动少、二次污染易控制、美化环境等优点成为重金属污染土壤修复重要的治理技术。植物内源细胞分裂素调控植物生理活动,外源细胞分裂素对植物生理生态特征产生显著影响,且在植物修复中逐渐受到研究人员的关注。细胞分裂素能够调控植物根茎发育、叶片衰老、激素传递等过程,同时在重金属胁迫下也参与蒸腾、光合、抗性、解毒等系统的运转。以细胞分裂素对植物生理活动的调控作用研究为基础,阐述了细胞分裂素在植物修复中的作用机制。主要包括：增强光合作用,延缓叶片衰老,提升植物抗性能力;调控根茎叶发育,增加植物生物量,强化植物富集效果;增强转运蛋白表达,提高叶面蒸腾作用,促进重金属吸收转运;参与解毒过程,降低重金属毒性,调控重金属体内转化。最后提出了细胞分裂素在重金属污染土壤植物修复中的研究方向,这对促进细胞分裂素在植物修复中的实际应用具有重要意义。     

重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

微生物对重金属的抗性及解毒机理

随着采矿业的发展和重金属在冶金、化工、造纸、农业和制药业等方面的应用,重金属对环境的污染和治理日益受到重视。业已发现,许多微生物能在较高浓度的金属离子环境中生存,解除重金属对自身的毒害。长期以来,人们从生理学、生态学,生物化学,遗传学和分子生物学等方面就微生物对重金属的抗性及解毒机理进行了大量深人的研究,提出了种种解释。微生物对重金属抗性机制是非常复杂的。环境中的污染源又多是几种金属伴生、微生物对重金属的解毒机理,还有待于继续深人研究和探讨。某些金属元素的离子（如锌、铜、锰、镁、钙、钾、钻等）在…     

微生物耐砷机理及其在砷地球化学循环中的作用北大核心CSCD

砷是一种无处不在的有毒类金属,其强致癌性引起了人类的广泛关注。在自然环境中,砷的转化存在物理化学过程和生物过程,其中微生物介导的砷转化是环境砷行为的主要影响因素。微生物的耐砷特性与砷吸收、氧化还原、甲基化、区隔化和外排等过程密切相关。砷在微生物体内的转运转化主要与砷解毒有关,但某些微生物可利用氧化还原过程产生的能量以维持其生长需求。本文综述了微生物介导的砷吸收、转化、区隔化和外排机制,这对阐明砷的地球化学循环过程及指导砷污染土壤和水体修复、阻控农作物砷吸收等方面具有重要意义。     

重金属污染生态学研究现状与展望

重金属污染生态学的研究迄今已有近 5 0 a的历史 ,在土壤重金属元素背景值和环境标准的制定、重金属在环境中的迁移转化、重金属污染治理、元素分析测定方法和规范、对生物体的毒性及生物体的响应等方面取得了很多研究成果 ,出版了很多专著。在对重金属污染生态学研究进行简要回顾的基础上 ,以重金属在生物体内的行为特征 (吸收、迁移、富集、毒害、解毒和抗性等 )为主线 ,从微观和宏观水平 ,系统综述了目前该领域的研究现状 ,分析了尚存在的一些问题 ,最后从生物对重金属污染适应的分子机理、治理方法和技术的创新性、复合污染下环境标准制定的科学化以及重金属污染条件下全球生物进化的趋势预测等方面作了研究展望     

微生物抗重金属的生理机制

虽然环境中高浓度的重金属对微生物有毒害作用,但一些微生物表现出抗重金属的特性,在细胞结构、生理代谢和遗传水平方面形成了不同的抗性机制.主要从生物吸附、胞外沉淀、生物转化、生物累积和外排作用等5个方面阐述了微生物对重金属抗性的生理和分子机制,为重金属污染环境的生物修复提供理论依据.     

土壤重金属生物毒性研究进展

世界范围内土壤重金属污染不断加重,由污染所带来的问题以及如何治理污染已经受到人们越来越多的关注.土壤重金属将对土壤生物产生影响,而土壤生物在重金属的胁迫下也会产生不同的响应.综述了国内外近年来土壤重金属生物毒性的研究进展,介绍了土壤重金属污染对陆地生态系统中植物、动物和微生物生长的影响;土壤重金属生物毒性的影响因素;土壤重金属生物毒性的研究方法;土壤重金属生物毒性的预测模型,最后提出了问题和展望.     

Assessing Risks of Heavy Metal Toxicity in Agricultural Soils: Do Microbes Matter?

Deleterious effects of heavy metals on soil microorganisms are reviewed in relation to the complexities involved in their study. There is strong evidence that soil microbes are more sensitive to heavy metals than animals or crop plants. Decisions concerning limits considered to be ‘safe’ in terms of protection of soil microorganisms or soil microbial processes from metal toxicity depend on the organisms considered and value judgements as to their importance. At present there is a large discrepancy in actual concentrations of heavy metals that are allowed to accumulate in agricultural soils between different countries. The approach of attempting to achieve zero accumulation of heavy metals in soils is undoubtedly the most conservative, but will severely restrict the recycling of sewage sludges to agricultural land.     

金属结合蛋白基因及其在清除重金属污染中的应用

一些微生物和植物由于对毒性金属具有独特的抗性机制,使得利用它们来清除日益严重的环境污染已发展成为一种十分有效的技术——生物修复。研究表明,不同的金属结合蛋白（如MT 和PC）,在生物忍耐和降解过量重金属毒性机制中起重要作用。愈来愈多的MT 和PC基因被克隆,并已成功地应用于生物遗传转化,这些转基因生物在清除重金属污染方面已显示出潜在的应用价值。 Abstract:Heavy metal pollution has become a global environmental hazard.The use of microorganisms and plants for the decontamination of heavy metals is recognized as a low lost and high efficiency method for cleaning up metal contamination.It shows that various metal-binding proteins such as metallothioneins (MTs) or phytochelatines (PCs) play an important role in defense systems and detoxification to heavy metals in organisms.Many genes of MTs and PCs have been cloned and utilized successfully in genetically modified bacteria and plants for increasing remediation capacity.These transgenic organisms have been displayed a great potential in bioremediation and phytoremediation of heavy metals.     

Biological methods for speciation of heavy metals: different approaches

Heavy metals are found in their different forms in the environment. The distribution, mobility, and toxicity of metals are strongly related to these different forms. This necessitates the exploration of different methods for the remediation and speciation of heavy metals. Some direct and indirect physico-chemical methods such as filtration, chemical precipitation, ion-exchange, electro deposition, and membrane systems have been used for the last four decades. However, it is only in last few years that reliable biological methods have also been used. The biological methods include the use of microorganisms (fungi, algae, bacteria), plants (live or dead) and biopolymers. The use of these methods for the speciation of heavy metals is reviewed here.     

金属结合蛋白(肽)与环境重金属生物修复

重金属污染是全球关注的重要环境问题。针对重金属的生物修复技术 ,因其特有的优势 ,越来越受到重视 ,其中一个重要的研究领域是利用金属离子和金属结合蛋白或结合肽之间存在的强亲和能力特性进行的生物修复研究。就金属结合蛋白 (肽 )的种类、结构特点、以及金属结合的作用机理进行了总结 ,同时综述了展示或表达有不同金属结合蛋白或结合肽的微生物和植物对重金属污染进行生物修复的最新研究进展 ,对基于金属结合蛋白 (肽 )的环境重金属生物修复的进一步研究 (如肽库的构建和筛选 ,金属与蛋白 (肽 )的相互作用 )进行了讨论。     

改性微生物吸附剂在重金属废水处理中的应用进展

高效、低耗、环境友好的重金属废水处理方法是当前的研究热点之一,微生物吸附法因具有优良的吸附性能、不产生二次污染、环境友好性等优点,在重金属废水处理中有巨大的应用潜力。细菌、真菌、藻类等微生物可通过静电吸附、络合作用等将重金属结合到细胞壁表面。但未经处理的微生物往往吸附效果不佳,通过对微生物进行物理、化学等方法的改性处理,能显著增加微生物与重金属离子结合的活性位点,提高去除效果。本文对国内外微生物的改性方法以及改性微生物吸附剂对废水中重金属的吸附能力和影响因素进行阐述,讨论微生物吸附剂存在的相关问题,并对其未来的研究方向做简要展望。     

Biotechnological strategies applied to the decontamination of soils polluted with heavy metals

Soils have been submitted to several contaminants that vary in concentration and composition. Heavy metals can be widely spread and accumulated in those environments due to some inappropriate actions. In this present review some remediation techniques to remediate soils are presented, focusing on the use of plants that are capable of surviving in soils with heavy metals along with the function of some microorganisms in the restoration process.     

Effect of heavy metal pollution on mycorrhizal colonization and function: physiological, ecological and applied aspects

 High concentrations of heavy metals in soil have an adverse effect on micro-organisms and microbial processes. Among soil microorganisms, mycorrhizal fungi are the only ones providing a direct link between soil and roots, and can therefore be of great importance in heavy metal availability and toxicity to plants. This review discusses various aspects of the interactions between heavy metals and mycorrhizal fungi, including the effects of heavy metals on the occurrence of mycorrhizal fungi, heavy metal tolerance in these micro-organisms, and their effect on metal uptake and transfer to plants. Mechanisms involved in metal tolerance, uptake and accumulation by mycorrhizal hyphae and by endo- or ectomycorrhizae are covered. The possible use of mycorrhizal fungi as bioremediation agents in polluted soils or as bioindicators of pollution is also discussed. Accepted: 23 June 1997     

Potential for detection of microorganisms and heavy metals in potable water using electronic nose technology

Studies have been carried out to determine the potential for the detection of different microbial species (Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa), alone and in the presence of low concentrations of different heavy metals (As, Cd, Pb and Zn) in bottled, reverse osmosis (RO) and tap water, using an electronic nose. Studies show that it is possible to discriminate control water samples from water contaminated with 0.5 ppm of a mixture of metals. The presence of heavy metals may modify the activity of microorganisms and thus the volatile production patterns. Bacterial species at 10(2)-10(4) colony forming units (CFUs) ml(-1) could be detected after 24 h of incubation. Work is in progress to identify the limits of detection for a range of other microorganisms, including, fungi and cyanobacteria, and chlorinated phenols using electronic nose technology.