锰对植物毒害及植物耐锰机理研究进展

含锰矿渣的排放造成了严重的土壤锰污染。揭示锰毒害和植物的耐锰机制对于污染土壤治理具有重要意义。研究表明,高浓度的Mn2＋能够抑制根系Ca2＋、Fe2＋和Mg2＋等元素的吸收及活性,引起氧化性胁迫导致氧化损伤,使叶绿素和Rubisco含量下降、叶绿体超微结构破坏和光合速率降低。而锰超累积植物则具有多种解毒或耐性机制,如区域化、有机酸螯合、外排作用、抗氧化作用和离子交互作用等。根系主要通过有机酸的螯合作用促进植物对Mn^2＋的转运解毒,同时能够将过量的Mn^2＋区域化在根细胞壁中;叶片可通过酚类物质或有机酸螯合Mn^2＋,并将其区域化在叶片表皮细胞和叶肉细胞的液泡中（或通过表皮毛将Mn^2＋排出体外）。其中,金属转运蛋白在植物对Mn^2＋的吸收、转运、累积和解毒过程中发挥着重要作用。     

青葙对土壤锰的耐性和富集特征

通过盆栽试验,研究了青葙(Celosia argentea Linn.)对不同浓度(0、50、100、200、300、500 mg/kg)锰(Mn)污染土壤的吸收和积累特性。结果表明,青葙的锰含量、生物富集系数和生物量均随着土壤锰浓度的增加而增加。当土壤锰含量为300 mg/kg时,青葙生长良好。在锰浓度500 mg/kg时,青葙叶片边缘出现轻微褪绿现象,但是植株的生长未受到抑制,并且叶片生物量显著增加(P0.05)。此时,叶片中锰含量达到最大值42927 mg/kg,生物富集系数为69.20。青葙吸收的锰有95%—97%被转移到地上部分,表明该植物对锰具有很强转运能力。本研究的结果为利用青葙修复锰污染土壤提供了有力证据。     

植物耐重金属机理研究进展

由于工业“三废”和机动车尾气的排放、污水灌溉及农药、除草剂和化肥的使用,严重地污染了土壤、水质和大气,其中土壤中的重金属（Ｈｇ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ和Ａｌ）污染更为严重［１］。重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量累积,不仅严重地影响植物的生长和发育［１～...     

植物对重金属的耐性机理

植物对重金属的耐性机理杨居荣,黄翌（北京师范大学环境科学研究所,１００８７５）ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌＴｏｌｅｒａｎｃｅｏｆＰｌａｎｔｓ．￥ＹａｎｇＪｕｒｏｎｇ;ＨｕａｎｇＹｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎ－ｍｅｎｔａｌＳｃ...     

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。     

超富集植物短毛蓼对锰的富集特征

通过野外调查和营养液培养试验,研究了锰在短毛蓼体内的富集特征和对其生长的影响.在锰含量高达2.5×105mg/kg的锰矿废弃地上短毛蓼生长良好,叶锰含量高达1.66×104mg/kg.营养液培养条件下,随着生长介质中Mn浓度的升高,短毛蓼根、茎、叶中的Mn含量逐渐增加,当锰供应水平为1.000mmol/L时,叶锰含量超过10000mg/kg;当锰供应水平为20 000mmol/L时,短毛蓼仍能生长,根、茎和叶3部分的锰含量均达到最大值,分别为9923,18112mg/kg和55750mg/kg.在所有锰供应水平下,短毛蓼茎和叶中的锰含量都比根部的高.结果表明,短毛蓼是一种锰超富集植物,这一发现为锰污染土壤的植物修复和探讨锰在植物体内的超富集机理提供了一种新的种质资源.     

植物重金属镉(Cd2+)吸收、运输、积累及耐性机理研究进展

本文从植物对Cd2 吸收、运输及积累机制,以及Cd2 对植物的伤害、植物对Cd2 的耐性机制等三个层面对相关研究进展进行了综述,并对该研究领域的重点问题进行了展望。     

转基因改良植物的胁迫耐性

干旱、盐碱和低温等逆境是严重影响栽培植物生产的非生物胁迫因素。导入外源目的的基因已发展成为改良作物对逆境胁迫耐性的新途径。现今已应用于植物胁迫改良的基因包括编码活性氧清除酶类、膜修饰酶类、胁迫诱导蛋白和渗调物质合成酶等基因。     

植物对铁毒的抗性机理

简要介绍了植物抗铁毒的可能机理,并提出了致病因子亚铁的双重作用。     

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。     

超累积植物与高生物量植物提取镉效率的比较

利用植物修复污染的土壤已受到广泛的关注.采用土壤盆栽试验,比较了超累积植物遏蓝菜与3种高生物量植物印度芥菜、烟草和向日葵对长期施用含镉有机、无机肥料污染的土壤(总Cd,2.87mg·kg-1)的提取效率.研究结果表明,遏蓝菜富集镉的能力明显高于其他3种植物,其地上部镉含量可达43.7mg·kg-1,分别是烟草、印度芥菜和向日葵(叶)的10、27和56倍;而地上部生物量最高的植物烟草,其生物量干重为24.8g· pot-1,分别是遏蓝菜、印度芥菜、向日葵的35倍、3倍、2倍.4种植物提取镉最多的是烟草,每盆可以提取117μg,遏蓝菜和印度芥菜提取镉量分别为35μg·pot-1和30μg·pot-1,向日葵提取量最少,每盆仅为10μg左右.植物对土壤中镉的提取效率分别为:烟草 1%,遏蓝菜0.6%,印度芥菜 0.5%,向日葵0.08%.4种植物种植后,土壤总镉和有效态镉含量没有显著的变化.     

Manganese toxicity: The significance of magnesium for the sensitivity of wheat plants

The tolerance of wheat to manganese was investigated in soil and solution culture. Although no critical toxicity concentration could be identified, growth was reduced when the ratio of magnesium to manganese in the shoots (R_p) fell below 20:1 (mgg^–1/mgg^–1). In soil, plant growth relative to unstressed plants (Y) could be described by the empirical equation: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeywaiabg2% da9iaaicdacaGGUaGaaGyoaiaaiwdacqGHsislcaaIWaGaaiOlaiaa% iMdacaaI1aGaaeyzaiaabIhacaqGWbGaaiikaiabgkHiTiaaicdaca% GGUaGaaGymaiaaiodacaaI5aGaaeOuamaaBaaaleaacaqGWbaabeaa% kiaacMcaaaa!4959!\[{\text{Y}} = 0.95 - 0.95{\text{exp}}( - 0.139{\text{R}}_{\text{p}} )\]In solution culture the value of R_p was related to the ratio of the two ions in the nutrient solution (R_s) according to the expression: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeysaiaab6% gacaqGGaGaaeOuamaaBaaaleaacaqGWbaabeaakiabg2da9iaaicda% caGGUaGaaGinaiaaikdacqGHRaWkcaaIWaGaaiOlaiaaisdacaaI4a% GaaeiiaiaabMeacaqGUbGaaeiiaiaabkfadaWgaaWcbaGaae4Caaqa% baGccaGGPaaaaa!47B6!\[{\text{In R}}_{\text{p}} = 0.42 + 0.48{\text{ In R}}_{\text{s}}\]The magnesium concentration in the nutrient solution for optimum growth at a given concentration of manganese was given by: % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeysaiaab6% gacaqGGaGaae4waiaab2eacaqGNbGaaeyxaiabg2da9iaaikdacaGG% UaGaaGioaiaaiMdacqGHRaWkcaaIWaGaaiOlaiaaiwdacaaI0aGaae% iiaiaabMeacaqGUbGaaeiiaiaabUfacaqGnbGaaeOBaiaab2faaaa!4A0B!\[{\text{In [Mg]}} = 2.89 + 0.54{\text{ In [Mn]}}\]Magnesium increased the tolerance of plants to high concentrations of manganese in shoot tissue and also increased the ability of the plant to discriminate against manganese ions in translocation of nutrients from roots to shoots.     

Development of a technology for commercial phytoextraction of nickel: economic and technical considerations

In recent R&D work, we have made progress in developing a commercial technology using hyperaccumulator plant species to phytoextract nickel (Ni) from contaminated and/or Ni-rich soils. An on-going program is being carried out to develop a genetically improved phytoextraction plant that combines favorable agronomic and Ni accumulation characteristics. Genetically diverse Ni hyperaccumulator species and ecotypes of Alyssum were collected and then evaluated in both greenhouse and field using serpentine and Ni-refinery contaminated soils. Large genetic variation was found in those studies. Mean shoot Ni concentrations in field-grown plants ranged from 4200 to 20400 mg kg^–1. We have been studying several soil management practices that may affect the efficiency of Ni phytoextraction. Soil pH is an important factor affecting absorption of metals by plants. An unexpected result of both greenhouse and field experiments was that Ni uptake by two Alyssum species was reduced at lower soil pH and increased at higher soil pH. At higher pH, plant yield was improved also. In soil fertility management studies, we found that N application significantly increased plant biomass, but did not affect plant shoot Ni concentration. These findings indicate that soil management will be important for commercial phytoextraction. A number of field trials have been carried out to study planting methods, population density, weed control practices, harvest schedule and methods, pollination control, and seed processing. Such crop management studies have improved phytoextraction efficiency and provide a tool for farmers to conduct commercial production. We have done some work to develop efficient and cost-effective methods of Ni recovery. Recovery of energy by biomass burning or pyrolysis could help make phytoextraction more cost-effective. The progress made in our recent studies will enable us to apply this technology commercially in the near future.     

植物修复──重金属污染土壤整治有效途径

系统论述了重金属污染土壤植物修复的概念、原理、方法与研究动态,列举了污染土壤植物修复的一些实例。探讨了土壤重金属超富集植物的类型、特点、应用潜力以及基因工程等现代生物技术的应用、效果与最新展望,为土壤污染的综合整治及生态修复提出了新的思路。