超积累植物吸收重金属的根际效应研究进展

阐述近年来国内外在超积累植物吸收重金属的根际微生态效应这一领域的最新研究成果 ,介绍了根际微生态效应在植物修复中的应用 ,并对当前超积累植物在根际微生态效应研究中的不足之处和需要进一步深入研究的方向进行讨论。     

植物重金属超富集机理研究进展

植物超富集重金属机理主要涉及植物对金属离子高的吸收、运输能力,区域化作用及螯合作用等方面,其中跨膜运载蛋白的表达、调控对重金属超富集这一特性起了关键作用。金属阳离子运载蛋白家族主要包括CDF家族、NRAMP家族和ZIP家族等,在超富集植物中已克隆出多个家族的金属运载蛋白基因,这些基因的过量表达对重金属在细胞中的运输、分布和富集及提高植物的抗性方面发挥了重要作用。综述了近年来研究重金属超富集植物吸收、转运和贮存Zn、Ni、Cd等重金属的生理和分子机制所取得的主要进展。     

重金属超量积累植物研究进展

重金属超量积累植物具有极高的吸收和积累重金属的能力。本文介绍了超量积累植物的特性、种类,对重金属的吸收与忍耐机理,及其在治理污染土壤中的潜力等方面的最新研究进展。     

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。     

超富集植物重金属吸收转运机制的研究进展

简要概述了近年来重金属超富集植物在重金属吸收、转运和耐毒机制的一些进展．以及抗生物胁迫的可能机制。     

植物对重金属的吸收和分布

植物修复是利用植物来清除污染土壤中重金属的一项技术。该技术成功与否取决于植 物从土壤中吸取金属以及向地上部运输金属的能力。植物对金属的吸收主要取决于自由态离子活度。许多螯合剂能诱导植物对重金属的吸收。金属离子在液泡中的区域化分布是植物耐 重金属的主要原因。同时,细胞内的金属硫蛋白、植物螯合肽等蛋白质以及有机酸、氨基酸等在金属贮存和解毒方面也起重要作用。本文还论述了重金属在植物体内运输的生理及分子 方面的研究进展。     

镉超积累植物及植物镉积累特性转基因改良研究进展

植物提取修复技术是一项既经济又环保的土壤镉(Cd)污染修复技术,该技术的关键是筛选Cd超积累植物或利用基因工程手段改良植物以提高其Cd积累能力。人们已发现遏兰菜等7种Cd超积累植物及美人蕉等潜在的Cd超积累植物。还发现了许多与Cd耐受和积累能力有关的基因:(1)编码与Cd积累、耐受有关酶的基因,如细菌中的ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid),植物中的PCS(Phytochelatin Synthase)基因;(2)编码金属结合蛋白的基因:MT(Metallothionein)、转运蛋白(P-type ATPase、ABC型转运器)基因;(3)其它相关基因:Hvhsp17、PvSR2(Phaseolus vulgaris stress-related gene number 2)等。并将其中的一些基因转入到其它生物中,提高了其对Cd的耐受性和积累量,为实现Cd污染土壤修复的目标奠定基础。     

高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究

由于重金属污染日益严重, 重金属在土壤_植物系统中的行为引起了人们的高度重视。高等植物对重金 属的耐性与积累性, 已经成为污染生态学研究的热点。近年来, 由于分子生态学等学科的发展, 有关植物对重金属的解毒和耐性机理、重金属离子富集机制的研究取得了较大进展。高等植物对重金属的耐性和积累在种间和基因型之间存在很大差异。根系是重金 属等土壤污染物进入植物的门户。根系分泌物改变重金属的生物有效性和毒性, 并在植物吸收重金属的过程中发挥重要作用。土壤中的大部分重金属离子都是通过金属转运蛋白进入根细胞, 并在植物体内进一步转运至液泡贮存。在重金属胁迫条件下植物螯合肽 (PC) 的合成是植物对胁迫的一种适应性反应。耐性基因型合成较多的PC, 谷胱甘肽 (GSH) 是合成PC的前体, 重金属与PC螯合并转移至液泡中贮存, 从而达到解毒效果。金属硫蛋白 (MTs) 与PC一样, 可以与重金属离子螯合, 从而降低重金属离子的毒性。该文从分子水平上论述了根系分泌物、金属转运蛋白、MTs、PC、GSH在重金属耐性及超积累性中的作用, 评述了近 10年来这方面的研究进展, 并在此基础上提出存在的问题和今后研究的重点。     

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。     

重金属超富集植物的研究与利用

阐述了超富集植物的定义、特性及研究历史和现状,介绍了国内外应用超富集植物修复重金属污染土壤的实例,指出了超富集植物研究存在的问题和发展方向。     

超富集植物对重金属耐受和富集机制的研究进展

超富集植物对重金属耐受和富集机制的研究成为近年来植物逆境生理研究的热点,在简要总结细胞壁沉淀、重金属螯合效应、酶活性机制和细胞区室化作用的基础上,概述了超富集植物对重金属的耐受机制,讨论了重金属跨根细胞质膜运输,共质体内运输、木质部运输和跨叶细胞膜运输的富集过程。     

粤东铅锌尾矿三种优势植物对重金属的吸收和富集特性研究

为探讨铅锌矿废弃地优势植物在重金属污染土壤植物修复中的应用潜力,利用野外采样分析法,从粤东梅县丙村铅锌尾矿区采集其三种优势植物类芦、黄荆、盐肤木的根、茎、叶和土壤样品,测定和分析Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属含量.结果表明:该矿区土壤污染严重,Pb、Zn、Cd含量远超土壤环境质量的三级标准,Cu超出二级标准;根际土壤和非根际土壤重金属含量均为Pb＞Zn＞Cu＞Cd,但根际土壤的重金属含量显著低于非根际土壤;这三种植物对Pb、Zn、Cu的转移系数大于1.0,对Cu的富集系数最高,Pb最小,但对四种重金属的富集系数均小于1.0,均未达到超富集植物临界含量标准.三种植物为该矿区的优势植物,说明它们对土壤的重金属污染有很强的耐性,虽然并非典型的超富集植物,但对污染土壤仍有较好的修复效果.     

Physiological and molecular mechanisms of heavy metal accumulation in nonmycorrhizal versus mycorrhizal plants

Uptake, translocation, detoxification, and sequestration of heavy metals (HMs) are key processes in plants to deal with excess amounts of HM. Under natural conditions, plant roots often establish ecto‐ and/or arbuscular‐mycorrhizae with their fungal partners, thereby altering HM accumulation in host plants. This review considers the progress in understanding the physiological and molecular mechanisms involved in HM accumulation in nonmycorrhizal versus mycorrhizal plants. In nonmycorrhizal plants, HM ions in the cells can be detoxified with the aid of several chelators. Furthermore, HMs can be sequestered in cell walls, vacuoles, and the Golgi apparatus of plants. The uptake and translocation of HMs are mediated by members of ZIPs, NRAMPs, and HMAs, and HM detoxification and sequestration are mainly modulated by members of ABCs and MTPs in nonmycorrhizal plants. Mycorrhizal‐induced changes in HM accumulation in plants are mainly due to HM sequestration by fungal partners and improvements in the nutritional and antioxidative status of host plants. Furthermore, mycorrhizal fungi can trigger the differential expression of genes involved in HM accumulation in both partners. Understanding the molecular mechanisms that underlie HM accumulation in mycorrhizal plants is crucial for the utilization of fungi and their host plants to remediate HM‐contaminated soils.     

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。     

工业大麻对重金属污染土壤的治理研究进展

由于工业、农业、废水处理、建筑和采矿等一系列人为活动造成土壤的污染程度日益严重,致使土壤不能用于粮食等作物生产.如何深入治理重金属污染土壤已成为当今研究的热点.由于传统的治理重金属污染技术非常昂贵,并存在二次污染的风险,促使研究者寻求新的治理技术.而植物修复技术以其价廉、清洁、不破坏环境、不会造成二次污染等特性逐步引起了学术界和政府部门的广泛重视.近年来,工业大麻以其优良的修复特性和利用价值已成为修复重金属污染土壤的候选植物之一.在此重点论述了重金属对工业大麻的影响及其在大麻不同部位的分布;工业大麻对重金属的吸收能力以及工业大麻对重金属污染土壤修复的优良特性,最后对工业大麻修复重金属污染土壤技术存在的不足等进行归纳总结,以便为工业大麻对重金属污染治理研究及耐重金属或超富集工业大麻品种的选育和栽培技术研究提供指导.     

Genome assembly and annotation of Arabidopsis halleri,a model for heavy metal hyperaccumulation and evolutionary ecology

The self‐incompatible species Arabidopsis halleri is a close relative of the self‐compatible model plant Arabidopsis thaliana. The broad European and Asian distribution and heavy metal hyperaccumulation ability make A. halleri a useful model for ecological genomics studies. We used long‐insert mate‐pair libraries to improve the genome assembly of the A. halleri ssp. gemmifera Tada mine genotype (W302) collected from a site with high contamination by heavy metals in Japan. After five rounds of forced selfing, heterozygosity was reduced to 0.04%, which facilitated subsequent genome assembly. Our assembly now covers 196 Mb or 78% of the estimated genome size and achieved scaffold N50 length of 712 kb. To validate assembly and annotation, we used synteny of A. halleri Tada mine with a previously published high‐quality reference assembly of a closely related species, Arabidopsis lyrata. Further validation of the assembly quality comes from synteny and phylogenetic analysis of the HEAVY METAL ATPASE4 (HMA4) and METAL TOLERANCE PROTEIN1 (MTP1) regions using published sequences from European A. halleri for comparison. Three tandemly duplicated copies of HMA4, key gene involved in cadmium and zinc hyperaccumulation, were assembled on a single scaffold. The assembly will enhance the genomewide studies of A. halleri as well as the allopolyploid Arabidopsis kamchatica derived from A. lyrata and A. halleri.     

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。