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。     

用转基因植物修复重金属污染的土壤

将新的性状转入高生物量植物中,以此开发高效的转基因植物修复系统,用于重金属污染的土壤修复是一项具有广阔应用前景的技术。大量实验表明,将细菌、真菌、动物、人类及植物本身与重金属脱毒相关的基因转入高生物量植物,异源表达产物可介导转基因植物耐受和高积累重金属及类似物。综述了这方面的研究进展。     

用转基因植物修复重金属污染的土壤

将新的性状转入高生物量植物中,以此开发高效的转基因植物修复系统,用于重金属污染的土壤修复是一项具有广阔应用前景的技术.大量实验表明,将细菌、真菌、动物、人类及植物本身与重金属脱毒相关的基因转入高生物量植物,异源表达产物可介导转基因植物耐受和高积累重金属及类似物.综述了这方面的研究进展.     

中国土壤重金属污染修复研究展望

文章通过对土壤重金属污染相关文献进行研究分析,从我国土壤重金属污染的现状、修复技术应用和研究前景等方面进行了系统综述,重点分析了我国土壤重金属污染修复技术的应用和研究前景。超富集植物修复是一种新兴的绿色生物技术,成本较低,易操作,是土壤污染治理的环境友好技术。微生物修复具有成本低、无二次污染、对环境影响小、效率高等特点,可在一定程度上带来经济效益和生态效益,是一种理想的绿色修复方法。并指出筛选和培育生物量大、适应性强、富集能力强、易栽培且具经济效益的超富集植物、利用大型真菌吸收和富集土壤重金属、组合运用多种修复技术、结合应用分子生物学技术和基因工程技术和加强土壤重金属污染修复效果的评价将是今后研究的重点和热点。     

利用能源植物治理土壤重金属污染

随着工农业的发展,土壤重金属污染日益加剧,严重威胁着粮食生产和人类健康。植物修复因其成本低、环境友好以及可大规模原位修复等优点备受关注,成为近年来迅速发展的重金属污染土壤治理技术。在介绍国内外植物修复技术发展与应用现状的基础上,提倡大力发展能源植物修复重金属污染土地,并结合湖南重金属污染田间试验结果,重点对甜高粱(Sorghum bicolor(Linn.)Moench)用于重金属污染土壤修复的优势、可行性及提高修复效率的措施进行了深入分析与探讨。利用甜高粱治理土壤重金属污染,能将土壤修复与生物能源生产有机结合,使重金属从粮食链转入能源链,同时兼顾了生态和经济效益,具有广阔的应用前景。     

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。     

强化植物修复重金属污染土壤的策略及其机制

重金属对生态环境、农业生产、人类健康等诸多方面造成重要危害。植物修复因其具有经济有效、绿色生态等优点,已经成为土壤重金属污染修复研究领域的热点。由于植物重金属毒害、修复耗时过长等因素致使植物修复技术受限于研究阶段而不能广泛应用于实践。采用科学合理的强化措施提高植物修复的效率可能是解决该矛盾的关键之一。讨论了根瘤菌、丛枝菌根真菌、溶磷微生物和内生真菌构建的微生物-植物共生系统在强化植物修复过程中的具体应用;概述了EDTA、EDDS等螯合剂在改变土壤中重金属可溶态,促进重金属从土壤向植株转运的重要作用;介绍了植物中编码金属转运蛋白、金属硫蛋白、植物螯合肽等与重金属转运和代谢相关的基因在植物修复领域的实际应用;归纳了上述强化策略主要机制为微生物促进植物生长、缓解重金属植物毒性以及提高了土壤中重金属生物利用度,从而促进重金属在富集植物中积累和植物生物量的增加;最后总结并展望了植物修复强化技术在今后研究的重点及存在的问题。综述植物修复技术采用的主要强化策略及其机制,旨在为利用植物修复技术治理土壤重金属污染提供重要参考。     

环境重金属污染的植物修复及基因工程在其中的应用

随着工业技术的发展,重金属在土壤和水体中的含量越来越高,重金属污染已日益成为威胁人类健康和人类生活质量的严重的社会问题和环境问题。植物修复可部分解决这一问题且正引起人们的普遍关注。但现在发现许多用于修复的超量积累植物生长缓慢、植株矮小、地上部生物量小,成了实际应用中的最大限制。利用基因工程手段改变植物对重金属吸收、转运、积累和忍耐的机制,从而提高植物对重金属的富集能力,将成为今后植物修复领域研究的一个重要方向。     

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。     

重金属污染土壤中生物间相互作用及其协同修复应用

土壤是人类赖以生存的物质基础。我国土壤重金属污染状况不容乐观,给人类健康构成严重威胁。生物修复重金属污染土壤被广泛认为是可持续的修复技术,但当前仍存在修复效率不高的科学瓶颈问题。土壤中生活着丰富的微生物、植物和动物,且这些生物之间存在着复杂的相互作用,并且通过物质循环和能量传递形成了错综复杂的食物网联系。土壤生物间的相互作用能深刻影响土壤中污染物的迁移转化和生物修复的效率,多元生物协同的修复技术集合了单一生物修复方法的优势,具有强化生物修复效果的巨大潜力。文中综述了土壤中微生物-植物-动物之间的相互作用,及其对土壤重金属迁移转化和生物修复效果的影响,并对定向调控土壤食物网结构、提高重金属污染土壤的生物修复效果、建立基于食物网的多元生物协同修复技术进行了展望。     

花卉植物应用于污染土壤修复的可行性研究

植物修复是解决污染土壤问题的有效途径之一,而已报道的超积累植物的种类非常有限.如果能从物种繁多的花卉植物中筛选出修复植物,不但能够弥补这一不足,而且还能在美化环境的同时,产生一定的经济效益.从植物修复的重要性和修复植物的筛选出发,概括了修复植物的判断标准及基本特征.通过描述花卉植物资源及其在环境保护中的作用,列举花卉植物与其它植物相比的优势,分析花卉植物的耐性、积累性和修复类型,探讨花卉植物应用于污染土壤修复实践的可行性.从花卉中筛选超积累植物,将为污染土壤的修复工作提供的生物材料.     

Utilization of Multi-Tasking Non-Edible Plants for Phytoremediation and Bioenergy Source-A Review

Heavy metal contamination of land and freshwater resources is a serious concern worldwide. It adversely affects the health of animals, plants and humans. Therefore, remediation of toxic heavy metals must be highly considered. Unlike other techniques, phytoremediation is a holistic technology and can be used in large scale for soil remediation as it is costless, novel, environmentally-safe and solar-driven technology. Utilization of non-edible plants in phytoremediation is an ingenious technique as they are used to generate new bioenergy resources along with the remediation of contaminated soils. Some nonfood bioenergy crops such as Salix species, Miscanthus species, Populus species, Eucalyptus species, and Ricinus communis exhibit high capability to accumulate various metals and to grow in contaminated lands. However, there are still sustainable challenges facing coupling phytoremediation with bioenergy production from polluted lands. Therefore, there has long been a need for developing different strategies to resolve such challenges. In this article review, we will discuss the phytoremediation mechanism, the technique of phytoremediation coupling with bioenergy production, sustainable problems facing linking phytoremediation with energy production as well as possible strategies to enhance the efficiency of bioenergy plants for soil decontamination by improving their characteristics such as metal uptake, transport, accumulation, and tolerance.     

根瘤菌-豆科植物共生体系在重金属污染环境修复中的地位、应用及潜力

土壤重金属污染严重影响了人类健康和生态系统稳定,已成为亟待解决的现实问题。在重金属污染地,氮素的极端不足是植被恢复主要限制因子之一。根瘤菌-豆科植物共生体系是固氮能力最强的生物固氮体系,在促进重金属污染地氮素循化和营养元素积累中具有重要作用。本文阐述土壤重金属污染的修复方法及其特点,微生物抗重金属的机理及促植物生长和重金属积累的特性,根瘤菌-豆科植物共生体系在土壤重金属污染修复中的优越性,研究现状及应用潜力。提出应用"豆科植物-根瘤菌共生体系"修复重金属污染土壤的新思路和新任务。     

Suitability of aromatic plants for phytoremediation of heavy metal contaminated areas: a review

Abstract

This review briefly elucidates the research undertaken and benefits of using aromatic plants for remediation of heavy metal polluted sites. A sustainable approach to mitigate heavy metal contamination of environment is need of the hour. Phytoremediation has emerged to be one of the most preferable choices for combating the metal pollution problem. Aromatic plants can be used for remediation of contaminated sites as they are non-food crops thus minimizing the risk of food chain contamination. Most promising aromatic plants for phytoremediation of heavy metal contaminated sites have been identified from families – Poaceae, Lamiaceae, Asteraceae, and Geraniaceae. They act as potential phytostabilisers, hyper accumulators, bio-monitors, and facultative metallophytes. Being high value economic crops, monetary benefits can be obtained by growing them in tainted areas instead of food crops. It has been observed that heavy metal stress enhances the essential oil percentage of certain aromatic crops. Research conducted on some major aromatic plants in this context has been highlighted in the present review which suggests that aromatic plants hold a great potential for phytoremediation. It has been reported that essential oil from aromatic crops is not contaminated by heavy metals significantly. Thus, aromatic plants are emerging as an ideal candidate for phytoremediation.

Highlights

? Aromatic plants hold a great potential for phytoremediation of heavy metal contaminated sites.

? Being high value economic crops, monetary benefits can be obtained by growing them in contaminated areas instead of food crops.

? Research done on some major aromatic plants in this context has been highlighted in the present review.     

环境污染治理领域中的植物修复技术

植物修复是利用植物的吸收和代谢功能将环境介质中的污染物进行分解、富集和稳定的过程。由于污染物的理化特性和环境行为不同,加之植物新陈代谢的各异,污染物植物修复的作用机理也不尽相同。与其它修复方法相比,植物修复技术投入低、效果好和纯自然,并对土壤功能的维护和土壤生物恢复有积极的作用。本文综述了近年来国外有关植物修复技术在污染治理领域中的研究进展,详细论述了推广应用污染物植物修复过程中应注意的几个技术关键;并就植物修复技术中存在的问题进行了讨论。总之,污染物植物修复技术的发展目前还不完善,就其更为详细具体的作用机理和商业推广的研究还需要做大量的工作。     

Insights into phytoremediation solutions for environmental recovery

Our environment is contaminated with organic and inorganic compounds released by anthropogenic activities that cause negative impacts on biological productivity and ecosystem sustainability and place human health at risk. Within the available remediation technologies, phytoremediation has emerged with high potential due to its reduced environmental impacts and economic costs. The research into phytoremediation has developed through a wide array of approaches, which also pertains to its inherent interdisciplinary characteristics, towards enhancing the potential of the technology for application in the field. Numerous patents present molecular solutions through which plants can be engineered to display improvements in key characteristics, such as the tolerance, uptake and accumulation of contaminants. The manipulation of plant growth and of the physico-chemical characteristics of the contaminated environments in order to enhance the remediation potential has also been the focus of several issued patents. This review attempts to highlight the most relevant patented advances in phytoremediation and to emphasise recent research efforts through which this green technology might be expected to develop into a commercially competitive alternative to other remediation methods.     

丛枝菌根在植物修复重金属污染土壤中的作用

丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizae，AM）是自然界中分布最广的一类菌根，AM真菌能与陆地上绝大多数的高等植物共生，常见于包括重金属污染土壤在内的各种生境中。在重金属污染条件下，AM真菌可以减轻重金属对植物的毒害，影响植物对重金属的吸收和转运，在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。重点介绍了AM真菌对植物重金属耐性的影响及其在植物提取和植物稳定中的应用等方面的进展，讨论了未来研究所面临的任务和挑战。     

四川甘洛铅锌矿区优势植物的重金属含量

通过野外调查采样,分析了四川凉山州甘洛县铅锌矿区土壤的重金属含量,以及矿区生长的13种优势植物对Pb、Zn、Cd、Cr、Cu的吸收与富集能力及其富集特性.结果表明,矿区土壤受Pb、Zn、Cd 3种重金属污染严重,13种植物体内的Pb含量均高于普通植物10倍以上,具有修复矿区土壤铅污染的潜力,其中植物1的转运系数和富集系数都大于1,满足Pb超富集植物的基本特征.Zn在凤尾蕨、细风轮菜、大火草、蔗茅、小飞蓬和牛茄子中含量较高.小飞蓬和紫茎泽兰的Cd含量较一般植物高出17～61倍,其中,紫茎泽兰的转运系数与富集系数均大于1,其对Cd的吸收特性值得进一步研究.