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。     

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。     

重金属污染的转基因植物修复——原理与应用

污染环境的植物修复技术具有成本低、不造成二次污染等优点。从自然界中寻找用于污染环境修复的超富积植物不仅难度大 ,而且受生物量、生长周期以及地理环境等因素的限制。近几年迅速发展起来的通过转基因植物进行污染环境的修复技术显示了广阔的应用前景。外源基因在植物的高效表达可以提高植物吸收、运输、降解污染物的能力以及修复的效率 ,并可以作为研究不同污染物修复机理的实验系统。以转基因植物修复几种主要的重金属污染为例 ,介绍了转基因植物修复的原理、现状及存在问题 ,并探讨了提高转基因植物修复效率的一些方法 。     

重金属污染土壤的植物修复技术

土壤受重金属污染的状况在国内外都相当严重,传统的重金属污染土壤的修复技术存在许多难以克服的缺陷;近年来,一种运用植物来去除有毒重金属的新兴修复技术(植物修复技术)给这一问题提供了良好的解决途径,该技术被认为是一种低成本有效的“绿色”技术.但其主要缺点是修复周期较长,筛选、培育超积累植物以及提高土壤中重金属的生物有效性是提高植物吸收效果、缩短修复周期的关键.本文就超积累植物的筛选、转基因超积累植物及螯合剂强化植物吸收等热点问题的研究进展作了介绍,并对我国当前植物修复技术研究工作的重点提出了建议.     

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。     

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。     

过表达谷胱甘肽合成酶基因增强烟草对镉的耐受性

随着工业的发展,土壤污染问题愈发严重,利用基因工程修复土壤技术备受青睐,因此,开发重金属应答中的限速酶基因,将为植物修复重金属污染的土壤提供可应用的基因资源.通过RT-PCR及末端克隆方法获得枸杞谷胱甘肽合成酶 (Lycium chinense,Glutathione synthetase,LcGS>) 基因,采用半定量RT-PCR分析了枸杞LcGS在不同时间镉(Cd)胁迫下表达量的变化,LcGS表达量随着胁迫时间的延长而增强,胁迫9h、12h和24h 后LcGS表达量维持在较高水平.同时构建了植物双元表达载体pCAMBIA2300-LcGS,通过农杆菌介导的方法将LcGS基因转入烟草,PCR证明了LcGS基因成功整合到烟草基因组中,在Cd处理条件下,转基因植株谷胱甘肽 (glutathione,GSH)、植物螯合肽(phytochelatins,PCs)和叶绿素含量比对照组明显高,即转基因植株对重金属的耐逆性比对照组更强,因此,过表达GS植物将是植物修复重金属污染的一个有效策略.     

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。     

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。     

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作.本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合.的修复方法,着重介绍了重金属超富'集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs)的合成.生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点.     

红树植物抗重金属污染研究进展

综述了重金属污染对红树植物生长的影响,红树植物吸收重金属并在其体内分布以及在这种污染环境下红树植物可能存在的抗性机制。红树植物是通过根部吸收重金属的,进入其体内的重金属除少量分布在叶表面的各种腺体组织中外,主要富集在根部;对吸收到体内的重金属红树植物通过细胞壁沉淀,液泡的区域化等有效方式以降低其毒性;红树植物还可通过渗透作用把重金属排除到体外以减少对自身的毒害;另外,生长在此环境下的红树植物以增强自身抗氧化系统来加强其抗重金属的能力。对今后有关这方面的研究趋势提出了一些看法。     

Heavy metals toxicity in plants: An overview on the role of glutathione and phytochelatins in heavy metal stress tolerance of plants

Plants experience oxidative stress upon exposure to heavy metals that leads to cellular damage. In addition, plants accumulate metal ions that disturb cellular ionic homeostasis. To minimize the detrimental effects of heavy metal exposure and their accumulation, plants have evolved detoxification mechanisms. Such mechanisms are mainly based on chelation and subcellular compartmentalization. Chelation of heavy metals is a ubiquitous detoxification strategy described in wide variety of plants. A principal class of heavy metal chelator known in plants is phytochelatins (PCs), a family of Cys-rich peptides. PCs are synthesized non-translationally from reduced glutathione (GSH) in a transpeptidation reaction catalyzed by the enzyme phytochelatin synthase (PCS). Therefore, availability of glutathione is very essential for PCs synthesis in plants at least during their exposure to heavy metals. Here, I reviewed on effect of heavy metals exposure to plants and role of GSH and PCs in heavy metal stress tolerance. Further, genetic manipulations of GSH and PCs levels that help plants to ameliorate toxic effects of heavy metals have been presented.     

菌根和根分泌物在植物抗重金属中的作用

多年来人们对植物抗重金属的研究一直集中在植物体内的代谢调节和控制上。随着近年来对根际环境的研究,人们发现植物体外的根际环境对植物抗重金属有着重要的影响,目前研究主要集中在对菌根真菌和根系分泌物与植物抗重金属的关系,本文就近年来对菌根真菌和根系分泌物在植物抗重金属毒害中发挥的作用及其可能机理的研究状况作一概述,并对该领域的研究和应用前景作出展望。     

攀钢冶炼渣堆土壤与优势植物的重金属含量

采用原子吸收分光光度法测定攀钢西渣场冶炼渣堆土壤和6科12种优势植物中Mn、Pb、 Ni、 Cu、Cd等5种重金属含量,并计算优势植物对重金属的富积系数和转移系数.结果表明:渣堆土壤中重金属含量Mn最高(3869.14 mg/kg),次后顺序为Pb>Ni>Cu>Cd;植物与土壤的重金属分布基本一致;所测优势植物中,多数植物对重金属的富积系数较低,而转移系数却较高,如天名精对Cu的转移系数为5.1,羽芒菊对Pb转移系数为3.3,五月艾对Cd的转移系数为6.0,其中8种植物(天名精、羽芒菊等)对Mn的转移系数均大于1.该结果为重金属污染土壤的植物修复提供了参考物种,同时也为植物重金属耐受机制的研究提供了筛选对象.     

Hyperaccumulators, arbuscular mycorrhizal fungi and stress of heavy metals

Use of plants, with hyperaccumulating ability or in association with soil microbes including the symbiotic fungi, arbuscular mycorrhiza (AM), are among the most common biological methods of treating heavy metals in soil. Both hyperaccumulating plants and AM fungi have some unique abilities, which make them suitable to treat heavy metals. Hyperaccumulator plants have some genes, being expressed at the time of heavy metal pollution, and can accordingly localize high concentration of heavy metals to their tissues, without showing the toxicity symptoms. A key solution to the issue of heavy metal pollution may be the proper integration of hyperaccumulator plants and AM fungi. The interactions between the soil microbes and the host plant can also be important for the treatment of soils polluted with heavy metals.     

金属硫蛋白和植物螯合肽在植物重金属耐性中的作用

植物螯合肽和金属硫蛋白广泛存在于植物界中,它们对植物耐重金属特别重要,能够与重金属形成复合物,以缓解重金属对植物的危害。本文就这两种金属螯合蛋白的结构、生物合成和基因调控,以及在植物体内缓解重金属毒害的作用方面作了简要介绍。     

单一与复合污染条件下两种敏感性植物对Cd、Zn、Pb的吸收效应

为了进一步研究镉、锌、铅 3种重金属元素间的相互作用以及对植物吸收重金属能力的影响 ,在模拟单一重金属污染试验研究的基础上 ,采用正交回归设计方案 ,研究了 Cd、Zn、Pb复合污染情况下紫花苜蓿和披碱草两种敏感性植物对 3种重金属的吸收效应。结果表明 ,在单一污染条件下 ,镉元素对紫花苜蓿生长的影响大于锌、铅 ,铅元素对披碱草生长的影响大于锌、镉 ;紫花苜蓿对于镉的吸收累积显著高于披碱草 ,植物内镉元素浓度最高达到 1 0 88.5 mg/kg,而披碱草对于铅元素的吸收则高于紫花苜蓿 ,植物内铅元素浓度最高达到 1 3 4 5 .5 mg/kg。在复合污染条件下 ,两种植物对铅、锌和铅、镉的吸收在不同浓度范围内分别存在存在着协同效应和拮抗效应 ;同时两种植物对锌、镉元素在实验涉及浓度范围内都存在着拮抗效应。这对于深入研究复合污染条件下重金属的土壤环境化学行为 ,对植物的综合毒性以及不同植物对重金属的吸收累积效应等 ,具有一定的参考意义     

Influence of heavy metals on the accumulation of trimethylglycine, putrescine and spermine in food plants

Summary. Increased contents of cadmium (Cd), lead (Pb), zinc (Zn) and other heavy metals in barley plants enhanced the accumulation of trimethylglycine (betaine), putrescine and spermine. Higher contents of heavy metals in barley were caused by soil enrichment with heavy metals and by soil salinity. The highest accumulation of spermine and betaine (increase 3-fold or 5-fold in comparison to untreated soil substrates) was obtained at the highest concentration of heavy metals in plants. Consequently the betaine-N / protein-N-ratio and the spermine-N / protein-N-quotient increased 3-fold in plants with high heavy metal contents. The biomass formation was not changed significantly by the different experimental treatments. Received January 28, 2000 Accepted March 1, 2000