微生物強(qiáng)化植物富集重金屬的機(jī)理

翟海波

（湖北君邦環(huán)境技術(shù)有限責(zé)任公司 湖北武漢 430023）

微生物強(qiáng)化植物富集重金屬的機(jī)理

翟海波

（湖北君邦環(huán)境技術(shù)有限責(zé)任公司 湖北武漢 430023）

目前，全國有10%以上的耕地受到重金屬污染，嚴(yán)重威脅了人類健康和生態(tài)系統(tǒng)安全。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)作為一種微生物強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)，具有高效、低耗、安全等優(yōu)點(diǎn)，修復(fù)重金屬污染土壤具有極大的潛力，逐漸成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是一種微生物強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)，用來修復(fù)重金屬污染的土壤，文主要論述了微生物強(qiáng)化植物富集重金屬的機(jī)理。

重金屬；土壤；植物修復(fù)；微生物

植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)主要是利用微生物強(qiáng)化植物富集重金屬的作用來提高土壤中重金屬的植物修復(fù)效率，達(dá)到徹底土壤的目的。該技術(shù)應(yīng)用的微生物主要是根際促生菌和菌根真菌，本文主要是論述根際促生菌和菌根真菌強(qiáng)化植物富集重金屬的機(jī)理。

1 根際促生菌強(qiáng)化植物富集重金屬的機(jī)理

1.1 根際促生菌能夠促進(jìn)植物的生長

根際促生菌協(xié)助植物獲得充足的營養(yǎng)元素，保證植物正常生長；合成生長素等植物生長調(diào)節(jié)劑，促進(jìn)植物生長；抑制乙烯的合成，利于植物成活；抑制病原微生物的生長，提高植物抗病能力[1]。

1.2 根際促生菌調(diào)節(jié)植物適應(yīng)環(huán)境

根際促生菌通過產(chǎn)生抗生素、分泌鐵載體等方式抑制病蟲害對植物的不良影響，調(diào)節(jié)植物對重金屬脅迫環(huán)境的適應(yīng)[2]。

1.3 根際促生菌對重金屬具有耐性和抗性

在重金屬污染土壤中，細(xì)菌體內(nèi)通過莢膜/生物膜保護(hù)、細(xì)胞壁被動吸附、液泡隔離等形式來抵抗重金屬脅迫環(huán)境[3]。同時，重金屬脅迫環(huán)境促進(jìn)根際促生菌分泌胞外高聚體等物質(zhì)，直接與重金屬螯合發(fā)生沉淀或胞外絡(luò)合而減少重金屬的毒性。

1.4 根際促生菌具有解毒作用

在重金屬脅迫下，某些根際細(xì)菌對較高濃度重金屬具有一定的耐受性，同時，通過吸收作用、氧化環(huán)氧作用、淋濾作用等改變金屬離子在環(huán)境中的存在形式緩解重金屬對植物的毒害[4]，從而在重金屬污染土壤上存活生長。

1.5 根際促生菌影響重金屬的生物有效性

根際促生菌通過分泌有機(jī)酸、鐵載體、生物表面活性劑、胞外聚合物活化金屬元素，使固定態(tài)轉(zhuǎn)化為植物可吸收態(tài)，也可分泌出有機(jī)物質(zhì)、質(zhì)子、酶等增強(qiáng)土壤中重金屬的可溶解性，從而大大促進(jìn)植物對重金屬的吸收和積累。

2 菌根真菌強(qiáng)化植物富集重金屬的機(jī)理

2.1 形成物理性防御體系

菌根真菌菌絲體外表面對重金屬具有很強(qiáng)的吸附作用，限制重金屬進(jìn)入菌絲；菌根真菌菌細(xì)胞壁及原生質(zhì)膜組分如黑色素、幾丁質(zhì)、纖維素及其衍生物均能與重金屬結(jié)合，把重金屬固定在根內(nèi)或根外菌絲細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜中減緩重金屬的危害；真菌組織內(nèi)的聚磷酸、有機(jī)酸和真菌細(xì)胞壁分泌的粘液等均能結(jié)合過量的重金屬元素，起到解毒作用。

2.2 調(diào)控植物的生理代謝活動

菌根真菌菌絲體相互交錯形成龐大的菌絲網(wǎng)，擴(kuò)大了根系對營養(yǎng)元素和水分的吸收范圍；真菌侵染使根系細(xì)胞壁木質(zhì)化、細(xì)胞層數(shù)增多，阻礙重金屬進(jìn)入根系；真菌影響宿主植物根際土壤的pH、氧化還原電位(Eh)、根系分泌物、根際微生物群落結(jié)構(gòu)等，影響重金屬的生物有效性，增強(qiáng)宿主植物對重金屬的吸收。

2.3 產(chǎn)生生化拮抗物質(zhì)

菌根真菌的菌絲能夠產(chǎn)生多胺、有機(jī)酸、球囊霉素等物質(zhì)，與重金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。同時，菌根通過影響宿主植物體內(nèi)酶的活性，啟動抗氧化系統(tǒng)。

2.4 調(diào)控基因表達(dá)

在重金屬脅迫條件下，菌根調(diào)節(jié)宿主植物體內(nèi)重金屬吸收相關(guān)基因的表達(dá)，影響宿主對重金屬的耐性、吸收、運(yùn)輸、遷移或積累。

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翟海波（1983—），漢族，山東聊城人，碩士，工程師，主要從事環(huán)境影響評價和環(huán)境管理研究工作。