根系分泌物及其在植物修复中的作用

 近年来环境污染日益严重,污染物在土壤植物中的行为引起了人们的高度关注。利用植物去除土壤水体等介质中污染物的植物修复是近10年来兴起的一项安全、廉价的技术,已成为污染生态学和环境生态学的研究热点,它通过植物吸收、根滤、稳定、挥发等方式清除环境中的重金属和有机污染物。国内外有关植物修复的研究报道和概述很多, 但对植物根系分泌物在植物修复中所起的作用及其机理少有述评。 本文从根系分泌物对土壤重金属和土壤有机污染物的去除作用出发,对根系分泌物的种类、数量及其在去除环境污染物中的作用机理和功能地位进行了总结,并借助研究事例对影响植物根系分泌的内外因子,如植物种类、营养胁迫、重金属胁迫、根际环境的理化性质、土壤微生物及其它环境因子进行了讨论。概言之,根系分泌物在修复污染土壤中的重金属途径是多种多样的,主要是通过调节根际pH值、与重金属形成螯合物、络合反应、沉淀、提高土壤微生物数量和活性来改变重金属在根际中的存在形态以及提高重金属的生物有效性,从而减轻它对环境的危害。在清除有机污染物时,根系分泌物中的酶可以对有机污染物进行直接降解,根系分泌物影响下的微生物也可以对有机污染物进行间接降解,且被认为是主要的降解途径。根系分泌物在植物修复过程中确实起着某些重要作用,今后应将这方面的研究重点放在某些特异性根系分泌物植物,尤其是某些重金属超富集植物资源的寻找、筛选上,通过室内实验和野外研究确定其根系分泌物对清除重金属和有机污染物的效率,证实超富集植物根系分泌物的特异性与污染物超富集的内在联系,找到污染土壤生态恢复和治理的有效方法并加以推广应用,如针对性地在被污染地大面积种植此类具特异性根分泌物植物,并辅以营林措施如修剪等,加快生物修复进程,提高修复效率。植物根系分泌物在植物修复过程中所具有的重要生态意义和可能应用前景,为污染生态学和化学生态学之间的联合研究开拓了全新的领域,今后将取得新的突破和重要进展。     

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...     

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。     

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。     

转基因植物根系分泌物对土壤微生态的影响

随着转基因植物商品化进程的加快,对其进行生态风险性评价日益引起学者的重视。诸如转基因逃逸到其它亲缘物种中、产生超级杂草和病毒、昆虫产生耐受性及生物多样性遭受破坏等问题已在部分转基因作物中显现。本文综述了转基因植物中根系分泌物对土壤微生态的影响。     

植物根系分泌物生态效应及其影响因素研究综述

植物根系分泌物的形成是植物体代谢过程中重要的生理现象,为“植物-土壤”体系物质周转的重要环节.研究植物根系分泌物对于了解陆地生态系统质能过程、碳氮收支平衡及提高生态系统的初级生产具有重要意义.本文从植物根系分泌物对植物生理性状、土壤微生物、土壤物质周转及有机污染物降解影响等4个方面对植物根系分泌物的生态效应进行综述,并从重金属含量、营养元素水平、土壤水分和光热条件、物种基因型、土壤微生物状况和外源有机污染物添加的角度综述了影响植物根系分泌物的因素,旨在对植物根系分泌物的生态效应和影响因素进行总结,并根据目前的研究现状,从研究对象、研究方法和效应评估方面进行了展望.     

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。     

重金属污染土壤的植物-微生物联合修复研究进展

重金属污染土壤的生物修复技术是土壤污染整治的重要手段之一,是近几年来国内外研究的热点,同时也是现今土壤污染治理中环境友好、成本低廉的技术.本文主要论述了重金属污染土壤的植物-微生物联合修复的原理与形式,介绍了此技术中土壤重金属污染物特性、植物本身生理生化特性及植物根际环境等影响因素的研究进展,并讨论了植物-微生物联合修复今后的研究重点.

Abstract：

Bioremediation is one of the important means in controlling soil heavy metals pollu-tion, which has the advantages of environmentally friendly and cost-effective, and attracted much attention around the world. This paper discussed the principles and forms of plant-microorganism combined remediation, and introduced the research progress on the behaviors of heavy metals in soils, the physiological and biochemical characteristics of plants, and the changes in rhizosphere environment under the remediation. Some perspectives for future research were proposed.     

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。     

豆科植物修复土壤重金属污染研究进展

随着经济的发展, 生态环境污染日趋严重, 其中土壤重金属污染成为一个突出问题。利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点之一。采用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染是一种有效的植物修复方法, 它不仅可以利用根瘤菌与豆科植物互利共生的优势来抵抗重金属胁迫, 而且其固氮作用有助于提高土壤养分。通过文献检索分析, 收集整理了我国现已发现的具有土壤重金属污染修复潜力的豆科植物, 并对根瘤菌修复土壤重金属污染的机理以及根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究进展进行了综述, 以期为今后利用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究和实践提供参考。     

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。     

水体重金属污染植物修复研究进展

植物修复技术作为一种废水处理新技术,具有投资少、效果好、产出高、环境效益好等优点,现已得到迅速发展及广泛应用。介绍了水生超富集植物的3种生态类型,造成水体污染重金属元素类型,植物应答重金属污染的检测方法,并对植物修复水体重金属污染的发展前景提出展望。     

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。     

重金属超富集植物及植物修复技术研究进展

植物修复技术（Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术,重金属超富集植物（hyperaccumulator)及植物修复技术是当前学术界研究的热点领域,目前虽已有Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn等超富集植物发现的报道,但尚无一例报道来自于中国,中国具有广袤的国土面积、丰富的植物类型和多种（处）古老的矿山开采与冶炼场所,在中国开展超富集植物的寻找,研究与开发工作,将会有重要突破,并具有重要的理论与实践意义,本文拟就国内外在这一领域的研究进展作一简要综述。     

Advances and perspective in research on plant-soil-microbe interactions mediated by root exudates

根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 是构成植物不同根际微生态特征的关键因素, 也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能, 尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用, 调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点, 它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明, 不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应, 都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。近年来, 随着现代生物技术的不断完善, 有关土壤这一“黑箱”的研究方法与技术取得了长足的进步, 尤其是各种宏组学技术(meta-omics technology), 如环境宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学、宏代谢组学等的问世, 极大地推进了人们对土壤生物世界的认知, 尤其是对植物地下部生物多样性和功能多样性的深层次剖析, 根际生物学特性的研究成果被广泛运用于指导生产实践。深入系统地研究根系分泌物介导下的植物-土壤-微生物的相互作用方式与机理, 对揭示土壤微生态系统功能、定向调控植物根际生物学过程、促进农业生产可持续发展等具有重要的指导意义。该文综述了根系分泌物的概念、组成及功能, 论述了根系分泌物介导下植物与细菌、真菌、土壤动物群之间的密切关系, 总结了探索根际生物学特性的各种研究技术及其优缺点, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互作关系研究进展与展望

根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 是构成植物不同根际微生态特征的关键因素, 也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能, 尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用, 调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点, 它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明, 不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应, 都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。近年来, 随着现代生物技术的不断完善, 有关土壤这一“黑箱”的研究方法与技术取得了长足的进步, 尤其是各种宏组学技术(meta-omics technology), 如环境宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学、宏代谢组学等的问世, 极大地推进了人们对土壤生物世界的认知, 尤其是对植物地下部生物多样性和功能多样性的深层次剖析, 根际生物学特性的研究成果被广泛运用于指导生产实践。深入系统地研究根系分泌物介导下的植物-土壤-微生物的相互作用方式与机理, 对揭示土壤微生态系统功能、定向调控植物根际生物学过程、促进农业生产可持续发展等具有重要的指导意义。该文综述了根系分泌物的概念、组成及功能, 论述了根系分泌物介导下植物与细菌、真菌、土壤动物群之间的密切关系, 总结了探索根际生物学特性的各种研究技术及其优缺点, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

Effect of arbuscular mycorrhizal fungal inoculation on heavy metal accumulation of maize grown in a naturally contaminated soil

A pot culture experiment was carried out to study heavy metal (HM) phytoaccumulation from soil contaminated with Cu, Zn, Pb, and Cd by maize (Zea mays L.) inoculated with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi (AMF). Two AM fungal inocula--MI containing only one AM fungal strain (Glomus caledonium 90036) and MII consisting of Gigaspora margarita ZJ37, Gigaspora decipens ZJ38, Scutellospora gilmori ZJ39, Acaulospora spp., and Glomus spp.--were applied to the soil under unsterilized conditions. The control received no mycorrhizal inoculation. The maize plants were harvested after 10 wk of growth. MI-treated plants had higher mycorrhizal colonization than MII-treated plants. Both MI and MII increased P concentrations in roots, but not in shoots. Neither MI nor MII had significant effects on shoot or root dry weight (DW). Compared with the control, shoot Cu, Zn, Pb, and Cd concentrations were decreased by MI but increased by MII. Cu, Zn, Pb, and Cd uptake into shoots and roots all increased in MII-treated plants, while in MI-treated plants Cu, Zn, and Pb uptake into shoots and Cd uptake into roots decreased but Cu, Zn, and Pb uptake into roots and Cd into shoots increased. MII was more effective than MI in promoting HM extraction efficiencies. The results indicate that MII can benefit HMphytoextraction and, therefore, show potential in the phytoremediation of HM-contaminated soils.