根分泌物在污染土壤生物修复中的作用

对根分泌物在植物根际微生态环境中 ,通过土壤 植物 微生物系统协同作用高效修复重金属和有机污染土壤的环境过程与机理进行了综述。根分泌物在重金属污染土壤植物修复中的作用主要表现在活化污染区重金属元素 ,使固定态转化为植物可吸收态 ,大大提高了重金属的植物有效性 ,通过植物的超积累作用 ,降低土壤中重金属污染物的含量 ;此外 ,根分泌物也可以和重金属形成稳定的螯合体 ,降低他们在土壤中的移动性 ,起到固定和钝化作用。对于有机污染物 ,根分泌物一方面为根际的微生物提供了丰富的营养和能源 ,使植物根际的微生物数量和代谢活力比非根际区高 ,增强了微生物对环境中的有机污染物的降解能力 ;另一方面植物根分泌到根际的酶系统可直接参与有机污染物降解的生化过程 ,提高降解效率。并对此领域今后研究工作的方向做了探讨     

根际圈在污染土壤修复中的作用与机理分析

根际圈以植物根系为中心聚集了大量的生命物质及其分泌物,构成了极为独特的“生态修复单元”。本文叙述了根在根际圈污染土壤修复中的生理生态作用,富集、固定重金属,吸收、降解有机污染物等功能;菌根真菌对根际圈内重金属的吸收、屏障及螯合作用,对有机污染物的降解作用;根际圈内细菌对重金属的吸附与固定,对有机污染物的降解作用以及根际圈真菌和细菌的联合修复作用等,同时对可能存在的机理进行了分析,认为根际圈对污染土壤的修复作用是植物修复的重要组成部分和主要理论基础之一,并指出利用重金属超富集植物修复重金属污染土壤具有广阔的应用前景;筛选对水溶性有机污染物高吸收富集及其根 发泌能力强的特异植物,同时接种利于有机污染物降解的专性或非专性真菌和细菌可能会成为有机污染土壤植物修复研究的重要方向之一。     

植物根系分泌物对土壤污染修复的作用及影响机理

生物修复是一种经济环保的土壤修复技术。根系分泌物是利用生物修复污染土壤过程中的关键物质,也是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫中扮演重要角色。研究植物根系分泌物对土壤污染修复的作用和影响机理,是深入理解植物和微生物环境适应机制的重要途径,对促进生物修复污染土壤有重要指导意义。从污染物胁迫对根系分泌物的影响、根系分泌物对土壤污染物环境行为的影响、根系分泌物在调控污染土壤中根际微生物群落结构和多样性中发挥的作用等几个方面综述了根系分泌物对土壤污染修复的影响及内在机制。研究结果表明,根系分泌物在降低重金属对植物的毒性、加速有机污染物降解等方面有非常重要的作用。根系分泌物对土壤微生物的丰度和多样性均有显著影响,其与根际微生物互作在土壤污染物的消减中发挥了重要的调控作用。在此基础上,提出了以往研究中的不足,并对污染物胁迫下根系分泌物未来研究的方向和趋势进行了展望。     

根系分泌物在重金属污染土壤生态修复中的作用机制研究进展

我国土壤重金属污染问题日益突出.作为一种绿色、安全的生物修复技术,植物修复技术备受关注.根系分泌物作为植物-土壤-微生物三者物质交换与信息传递的重要载体,是植物响应外界胁迫的重要生理生态指征,在植物修复过程中发挥关键作用.研究表明,根系分泌物能够有效调控根际微环境,提升植物抗逆能力,影响重金属在根际微域中的环境行为.传...     

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。     

植物根系分泌物在污染及沙化土壤修复中的应用现状与前景

近年来重金属污染等生态环境问题日益受到重视,而物理、化学修复方法存在的诸如成本高、二次污染等问题,使得利用植物、微生物等进行联合治理成为环境修复的重要手段。植物根系分泌物作为植物与土壤进行营养和信息交流的重要媒介,不但对植物的生长具有重要作用,其在污染及沙化土壤修复中作用的研究也得以广泛开展。本文对根系分泌物的组成、分泌机制进行了阐述,并对其在植物吸收重金属、化感作用、植物根系与根际微生物互作、改变土壤理化性质等过程中的作用及机理进行了总结。此外,本文还对利用根系分泌物和根际微生物在生态环境治理中的应用现状、面临的难题及未来的发展等进行了讨论。希望本文可为基于植物与微生物进行的环境修复技术的实际应用提供理论支撑。     

植物修复石油烃污染土壤的机制

根据石油烃污染土壤植物修复的应用和研究现状,对近年来国内外植物修复机制进行阐述与探讨。植物首先通过根系直接吸收石油烃,并利用自身的新陈代谢或植物内生菌的协作将其去除。石油烃一旦被根系吸收,植物就会通过木质化作用将其储存在组织中,或通过植物挥发或植物降解将其转化成一些低毒的中间代谢产物或CO_2和H2O;而植物内生菌与植物降解、植物修复以及植物保护密切相关。其次,根际分泌物和根际微生物在石油烃污染土壤根际修复方面起到重要作用。根际是受根系活动影响的一个微生态区,因而可以认为根际修复是去除土壤中石油烃的主要方式。植物根系可以向根际释放一些分泌物和酶类。其中,酶可以直接作用于石油烃,对石油烃的降解起到关键的作用;而根际分泌物可以向根际微生物提供碳源、能源或共代谢物,使根际微生物数量和活性明显高于非根际,生物降解作用增强。今后可以从根际分泌物作用的微生态过程、功能基因的寻找和构建、厌氧氧化的过程和机制、植物内生菌的作用和应用,以及利用组学手段研究植物修复机制5个方面开展工作,以期望为未来植物修复工作提供重要的科学支持。     

根系分泌物介导的根际效应及在水体生态修复中的应用潜力

文章主要以根系分泌物为核心, 综述了根系分泌物的分类、发生机理及影响因素; 围绕着植物-土壤-微生物三者的关系, 阐述了根系分泌物介导的植物与植物之间的化感作用、植物与根际微生物之间的协同作用以及植物微生物相互作用对土壤物质循环的影响。水生植物以其生境的特殊性和功能的不可替代性, 对沉积物污染物去除和水体生态修复产生显著的影响。在水体生态问题较为严峻的今天, 充分认识水生植物根系分泌物介导的根际过程将为水生植物生态学和水体生态修复领域的发展提供基础, 并为学科应用潜力的开发提供依据。     

植物-微生物联合对环境有机污染物降解的研究进展

环境中有机污染物的过量积累对生态系统及人类健康造成严重威胁。近年来,许多学者研究发现植物-微生物联合作用对环境中有机污染物的去除及生态系统的修复具有非常显著的效果。本文主要从植物-内生菌、植物-菌根菌以及植物-根际微生物这三个层面详细阐述植物-微生物联合降解有机污染物的研究现状,分析植物-微生物在联合降解中的作用,揭示植物-微生物联合降解的机理。但就目前而言,植物-微生物联合降解有机污染物仍存在许多问题,植物-微生物联合降解有机污染物的机理及生态学效应仍不清楚。因此,还需要进一步探讨其潜在作用机制并加强应用实践,这将有助于污染生态系统的治理,促进环境可持续发展。     

基于菌植互作的植物根际细菌钝化镉作用和机制研究进展

土壤重金属镉(Cd)污染严重危害农产品安全生产,植物根际细菌在钝化土壤Cd和帮助作物抵御Cd胁迫方面发挥重要作用。本文首先概括在修复Cd污染土壤中得到广泛应用的植物根际细菌种类,并从根际细菌直接吸附Cd、调整土壤理化特性、调控土壤微生物群落和其他作用4方面阐述了植物根际细菌对Cd的钝化作用,其次从菌植互作角度阐述植物根系分泌物与根际细菌群落相互影响对土壤Cd的钝化作用。最后展望重金属胁迫下植物根际钝化Cd核心菌群的构建,以在新兴学科与技术的快速发展中探明植物根系-微生物互作体系的分子机制,深入开展植物根际细菌钝化修复重金属污染土壤的理论研究和实践。     

Microbial expression profiles in the rhizosphere of willows depend on soil contamination

The goal of phytoremediation is to use plants to immobilize, extract or degrade organic and inorganic pollutants. In the case of organic contaminants, plants essentially act indirectly through the stimulation of rhizosphere microorganisms. A detailed understanding of the effect plants have on the activities of rhizosphere microorganisms could help optimize phytoremediation systems and enhance their use. In this study, willows were planted in contaminated and non-contaminated soils in a greenhouse, and the active microbial communities and the expression of functional genes in the rhizosphere and bulk soil were compared. Ion Torrent sequencing of 16S rRNA and Illumina sequencing of mRNA were performed. Genes related to carbon and amino-acid uptake and utilization were upregulated in the willow rhizosphere, providing indirect evidence of the compositional content of the root exudates. Related to this increased nutrient input, several microbial taxa showed a significant increase in activity in the rhizosphere. The extent of the rhizosphere stimulation varied markedly with soil contamination levels. The combined selective pressure of contaminants and rhizosphere resulted in higher expression of genes related to competition (antibiotic resistance and biofilm formation) in the contaminated rhizosphere. Genes related to hydrocarbon degradation were generally more expressed in contaminated soils, but the exact complement of genes induced was different for bulk and rhizosphere soils. Together, these results provide an unprecedented view of microbial gene expression in the plant rhizosphere during phytoremediation.     

根分泌作用与植物对金属毒害的抗性

在金属污染进入体内之前将其有效性和毒性降低是植物的主要抗金属机制之一,根系是金属等土壤污染物进入植物的门户,它能分泌有机酸、氨基酸,糖、生长物质等根分泌物与根际环境,根分泌物在植物吸收金属的过程中影响很大,它们可以通过改变根球环境的ＰＨ、Ｅｈ等物理、化学性质而影响根系对金属的吸收;通过螯合、络合,沉淀等作用将金属污染物滞留于根外;通过改变根际微生的组织,活性和分泌作用而改变根际环境中金属的数量和活     

Perspectives of bacterial ACC deaminase in phytoremediation

Phytoremediation of contaminated soil and water environments is regulated and coordinated by the plant root system, yet root growth is often inhibited by pollutant-induced stress. Prolific root growth could maximize rates of hyperaccumulation of inorganic contaminants or rhizodegradation of organic pollutants, and thus accelerate phytoremediation. Accelerated ethylene production in response to stress induced by contaminants is known to inhibit root growth and is considered as a major limitation in improving phytoremediation efficiency. Recent work shows that bacterial 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase regulates ethylene levels in plants by metabolizing its precursor ACC into alpha-ketobutyric acid and ammonia. Plants inoculated with ACC deaminase bacteria or transgenic plants that express bacterial ACC deaminase genes can regulate their ethylene levels and consequently contribute to a more extensive root system. Such proliferation of roots in contaminated soil can lead to enhanced uptake of heavy metals or rhizodegradation of xenobiotics.     

Plant Hairy Roots for Remediation of Aqueous Pollutants

Significant progress has been made in recent years in enhancing the ability of plants to tolerate, remove, and degrade pollutants. Plant root remediation of contaminated soils and groundwater shows great potential for future development due to its environmental compatibility and cost-effectiveness. Hairy roots are disease manifestations developed by plants that are wounded and infected by Agrobacterium rhizogenes. The application of transgenic hairy roots in phytoremediation has been suggested mainly because of their biochemical resemblance to the roots of the plant from which they are derived. The application of genetic engineering has greatly augmented removal rates of hazardous pollutants. In addition, the rhizospheric bacteria that live on or around plant hairy roots also lead to improved tolerance to normally phytotoxic chemicals and increased removal of pollutants. This paper provides a broad overview of the evidence supporting the suitability and prospects of hairy roots in phytoremediation of organic pollutants and heavy metals.     

有机物及重金属植物修复研究进展

植物修复技术是近年来发展起来的一种非常有前途的生物治理技术 ,也是当前学术界研究的热点领域 .本文对植物修复的类型 ,植物修复土壤、水体有机污染物、重金属和某些放射性核素的过程、机理及可能影响因子作了概括和详尽讨论 ,并就国内外近年来植物修复技术在污染环境中的应用和研究成果进行了综述     

Assessing the applicability of phytoremediation of soils with mixed organic and heavy metal contaminants

Soil pollution is a major environmental problem and many contaminated sites are tainted with a mixture of organic and heavy metal contaminants. Compared to other remedial strategies, phytoremediation is a low cost, environmentally-friendly, sustainable means of remediating the contamination. This review first provides an overview of phytoremediation studies where the soil is contaminated with just one type of pollutant (heavy metals or organics) and then critically evaluates the applicability of phytotechnologies for the remediation of contaminated sites where the soil is polluted by a mixture of organic and heavy metal contaminants. In most of the earlier research studies, mixed contamination was held to be detrimental to plant growth, yet there were instances where plant growth was more successful in soil with mixed contamination than in the soil with only individual contaminants. New effective phytoremediation strategies can be designed for remediation of co-contaminated sites using: (a) plants species especially adapted to grow in the contaminated site (hyperacumulators, local plants, transgenic plants); (b) endophytic bacteria to enhance the degradation in the rizhosphere; (c) soil amendments to increase the contaminants bioavailability [chelating agents and (bio)surfactants]; (d) soil fertilization to enhance the plant growth and microbial activity in the soil; and (e) coupling phytoremediation with other remediation technologies such as electrokinetic remediation or enhanced biodegradation in the rhizosphere.