不同生態(tài)型植物對重金屬的積累及耐性研究

秦凱鈺 樊帥群 王永吉 張粉果

【摘 要】在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的重金屬對土壤的污染十分嚴(yán)重。論文圍繞不同生態(tài)型植物對重金屬的積累及耐性研究展開討論，目的是利用不同生態(tài)型植物具有的重金屬忍耐能力，為生態(tài)植物具有的金屬耐性和累積能力研究提供參考依據(jù)。

【Abstract】 In the process of social and economic development in China， the pollution of soil by heavy metals produced by industrial production is very serious.The paper discusses the accumulation and tolerance of heavy metals in different ecotypes of plants， the purpose of which is to make use of the tolerance of different ecotypes of plants to heavy metals to provide reference for the research of metal tolerance and accumulation ability of ecological plants.

【關(guān)鍵詞】生態(tài)型; 植物修復(fù); 耐性生態(tài)型; 敏感生態(tài)型

【Keywords】 ecotype; phytoremediation; tolerant ecotype; sensitive ecotype

【中圖分類號】Q94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）04-0130-02

1 引言

地球環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，目前，40%以上的植物受到污染物質(zhì)中重金屬的破壞，土壤中的重金屬主要包括Zn、Co、Pb等，植物在受到多種重金屬物質(zhì)污染后，作為重金屬的處理和承擔(dān)者，很多植物具有修復(fù)重金屬土壤的能力，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)解決土壤重金屬污染問題的主要發(fā)展方向[1]。

2 生態(tài)型概念、產(chǎn)生及分類

為解決重金屬物質(zhì)對土壤產(chǎn)生的破壞，許多科學(xué)家提出將生態(tài)型環(huán)境作為研究目標(biāo)，目的是解決重金屬對不同地區(qū)造成的污染問題。在土壤受到重金屬物質(zhì)污染后，土壤中生長的植物受到重金屬物質(zhì)影響，植物的生長特點(diǎn)和遺傳特征將出現(xiàn)不同程度的變化，包括污染和非污染生態(tài)型。在現(xiàn)代，對重金屬土壤污染生態(tài)型出現(xiàn)的反應(yīng)中，一般分為耐性生態(tài)型以及敏感生態(tài)型等，而根據(jù)生長環(huán)境形態(tài)，又可以分為礦山生態(tài)型、敏感生態(tài)型等，在不同重金屬污染形態(tài)中，可以分為非金屬和金屬生態(tài)型。

3 不同生態(tài)型植物對金屬積累和耐性之間的關(guān)系

目前，研究人員無法確定植物產(chǎn)生的耐性，是否與不同生態(tài)型環(huán)境有關(guān)，而且植物的耐性通常表現(xiàn)為兩個方面：一是植物對重金屬表現(xiàn)出的排斥性;二是植物中重金屬不斷累積，植物會自行分解重金屬物質(zhì)，通常將分解后的重金屬轉(zhuǎn)移到細(xì)胞壁或細(xì)胞液中。在研究過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，富集植物會產(chǎn)生較高的耐性，代表植物如天藍(lán)遏藍(lán)菜，而該植物對Cd在不同生態(tài)型環(huán)境中的耐性會發(fā)生變化，一般在Ganges 生態(tài)型中表現(xiàn)的耐性較為明顯[2]。對該植物在不同生態(tài)型中具有的耐性研究發(fā)現(xiàn)，該植物自身的耐性不會因?yàn)榄h(huán)境變化而變化。

4 不同生態(tài)型植物積累重金屬的異同

研究人員對不同的植物重金屬累積能力研究時發(fā)現(xiàn)，植物在不同生態(tài)型中表現(xiàn)的累積能力會發(fā)生變化。例如，在Ganges 生態(tài)型和Prayon生態(tài)型中，天藍(lán)遏藍(lán)菜中累積的Cd量，前者要高于后者。植物在不同生態(tài)型的生長過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)植物體內(nèi)元素對金屬的運(yùn)轉(zhuǎn)能力，與金屬累量是有關(guān)系的。在天藍(lán)遏藍(lán)菜植物中，如果植物內(nèi)缺少Fe元素，在Ganges 生態(tài)型會產(chǎn)生轉(zhuǎn)運(yùn)體物質(zhì)，改造物質(zhì)會不斷提升Cd物質(zhì)的累積量。

5 不同生態(tài)型植物的對重金屬的耐性

5.1 不同生態(tài)型植物重金屬耐性的異同

受到不同污染介質(zhì)的影響，生態(tài)型中植物的耐性會有所不同，一般在污染地的植物生長情況要優(yōu)于未污染地。在對重金屬物質(zhì)Zn研究時發(fā)現(xiàn)，研究人員在未污染地區(qū)收集到的植物，其對Zn耐性能力較高。而在對陸地植物耐性能力研究時發(fā)現(xiàn)，植物自身的重金屬耐性保持在固定的范圍內(nèi)。

5.2 不同生態(tài)型植物耐重金屬機(jī)制

①遺傳機(jī)制。研究人員在對不同類型植物金屬耐性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，植物在金屬污染生態(tài)型環(huán)境中，遺傳耐性會區(qū)別于其他生態(tài)型環(huán)境中[3]。例如，絨毛草對As金屬物質(zhì)耐性研究時發(fā)現(xiàn)，該植物的生態(tài)型環(huán)境中，產(chǎn)生一種抵制砷酸鹽、磷酸鹽等物質(zhì)的物質(zhì)，該物質(zhì)組成抑制基因，能夠快速降低植物細(xì)胞中As3+元素的累積速度。②酶系統(tǒng)的作用。研究人員根據(jù)重金屬耐性和非耐性生態(tài)型生長的植物中，提取出酶系統(tǒng)對重金屬產(chǎn)生的耐性發(fā)現(xiàn)，如果在植物體外，兩種生態(tài)型植物對重金屬的耐性是沒有區(qū)別的，也不會產(chǎn)生抗性酶。③對重金屬的避性。研究人員Lolkema使用水耕方法對銅礦山中石竹科麥瓶草植物進(jìn)行耐性研究，通過與非耐性植物對比研究時發(fā)現(xiàn)，植物根系中銅濃度低于非耐性生態(tài)型。在對蠅子草進(jìn)行Cu耐性生態(tài)型研究時發(fā)現(xiàn)，植物根部會產(chǎn)生更多的抑制反應(yīng)。④對進(jìn)入植物的重金屬通過區(qū)域化及螯合方式解毒。在對植物重金解毒能力研究時，研究人員發(fā)現(xiàn)植物的解毒能力與細(xì)胞中螯合肽結(jié)合能力有關(guān)。在S. vulgaris研究過程中，提升植物中Cd耐性，一般與螯合肽的含量沒有關(guān)系，通常與植物對重金屬的區(qū)隔化能力有關(guān)。

6 不同生態(tài)型植物在生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用

圍繞生物學(xué)概念研究時，研究人員認(rèn)為生態(tài)恢復(fù)過程受到多種金屬物質(zhì)污染后，無法出現(xiàn)較好的恢復(fù)狀態(tài)，一般體現(xiàn)在植物出現(xiàn)的遺傳差異性。在種植金屬耐性植物時，對污染土壤的恢復(fù)有明顯的促進(jìn)作用，如研究人員Wong 等對鐵尾礦區(qū)域出現(xiàn)的污染問題治理過程中，種植的植物對多種重金屬（Mn、Fe、Cu）具有較高的耐性，種植的植物由樂昌和凡口組成，對重金屬表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)耐性能力，成為恢復(fù)重金屬污染土壤的主要種植植物。

7 結(jié)語

綜上所述，世界各國已經(jīng)開展重金屬對土壤污染問題研究和分析，通過對植物具有的重金屬耐性、積累以及生理調(diào)節(jié)等能力的深入研究，發(fā)現(xiàn)植物能夠有效解決土壤中重金屬污染問題。在今后對植物重金屬耐性生態(tài)型研究時，要求科研人員擴(kuò)大研究范圍，將更多的條件融入研究，以提高植物具有的耐性和擴(kuò)大其積累應(yīng)用領(lǐng)域。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄭喜珅，魯安懷，高翔，等.土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境，2012（01）：10.

【2】土楊萬勤，王開運(yùn)，宋光煜.壤生態(tài)型及其應(yīng)用[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2002（01）：85-86.

【3】楊肖娥，龍新憲，倪吾鐘，等.古老鉛鋅礦山生態(tài)型東南景天對鋅耐性及超積累特性的研究[J].植物生態(tài)學(xué)報，2001（06）：152.