楊文霞

摘 要：隨著社會水平的不斷提升，環(huán)境污染問題也隨之變得越發(fā)嚴重起來，現(xiàn)階段所使用的環(huán)境污染治理手段不僅需要耗費大量的資金，工作效率不高，常常還會對其他生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，因而使得植物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境治理中越發(fā)得到了關(guān)注。為此文中筆者主要綜述了五種植物修復(fù)技術(shù)及作用機制，并對遺傳工程改良技術(shù)對植物修復(fù)能力提升研究進行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：植物修復(fù);環(huán)境污染;遺傳改良;環(huán)境修復(fù)

在最近幾十年來發(fā)展過程中，國內(nèi)外通過植物修復(fù)技術(shù)對環(huán)境污染進行治理，以及使用遺傳工程改良提升環(huán)境污染治理能力的相關(guān)研究獲得了突破性的發(fā)展，在文中筆者對近幾年來這方面所獲得的成就進行了相應(yīng)的綜述，旨在為中國的環(huán)境治理問題提供指導(dǎo)意見。

一、植物修復(fù)技術(shù)的方法及使用

（一）植物提取

這種修復(fù)技術(shù)主要是通過植物根系對于土壤當(dāng)中所含有的污染物質(zhì)進行相應(yīng)的吸收，進而轉(zhuǎn)移至植物地表部分容易被收割的器官中。在植物收割之后可進行焚化。這是通過植物進行土壤污染物降解的重要方式。植物通過其體內(nèi)的各種轉(zhuǎn)運蛋白對土壤的營養(yǎng)元素進行吸收。但是這種類型的轉(zhuǎn)運蛋白諸如鋅轉(zhuǎn)、鐵轉(zhuǎn)運蛋白等并非具有專一性，除了對營養(yǎng)物質(zhì)進行吸收之外，其也常?？梢詫ν寥喇?dāng)中所含有的有毒物質(zhì)進行吸收。但是對于植物怎樣將有毒物質(zhì)進行吸收的機制現(xiàn)階段并沒有得到探明。由于有機物的污染大部分情況都是人為的，并非植物所生長的環(huán)境中，因此植物并未具有這些物質(zhì)的轉(zhuǎn)運蛋白。對與金屬元素的吸收主要是由元素的狀態(tài)所決定的。金屬元素常常在土壤中以難于吸收的復(fù)合物存在，然而植物根系所產(chǎn)出有機酸、螯合物等能夠?qū)饘僭貭顟B(tài)進行轉(zhuǎn)變，并加速植物對于這些物質(zhì)的吸收。

（二）植物降解

植物降解，主要是通過植物所分泌的酶對污染物進行降解，從而獲得無毒的代謝產(chǎn)物。這個過程可利用根系中所產(chǎn)生的酶來實現(xiàn)催化作用，同時也能夠?qū)⑽廴疚镂塍w內(nèi)再進行分解。另外，植物也可以提高土壤當(dāng)中微生物的活性，而這部分微生物也能夠?qū)τ卸疚镔|(zhì)進行降解。這種手段大部分情況下是用來對環(huán)境中的有機物進行降解。可以被植物所降解的有機物主要有dioxin等多氯雙酚類物質(zhì)，多環(huán)類物質(zhì)以及部分鹵化物。這部分化合物可以被植物所分泌的酶所分解，也能夠利用基因工程所引進地酶實現(xiàn)降解的目的。

（三）植物揮發(fā)

部分如汞、硒及有機污染物，在被吸收之后能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的揮發(fā)性物質(zhì)，進而釋放到空氣之中。這個方法的優(yōu)點是不需要進行植物的收割就能夠?qū)崿F(xiàn)清除污染的目標(biāo)。而對于把這部分元素釋放至空氣的問題，Cherian人等通過研究表明，從而植物中所放出的汞、硒等元素含量極低，不會對環(huán)境造成新污染。在使用植物進行土壤汞污染的治理中：汞主要是以液態(tài)、離子態(tài)和有機物等形式存在，土壤及水中的汞元素大部分情況下是微生物所吸收進而轉(zhuǎn)變成甲基汞，這種物質(zhì)會對人及動物產(chǎn)生極大的毒性，而離子態(tài)及金屬態(tài)的汞則具有較小的毒性，在這當(dāng)中金屬汞具有最小的毒性，且極易揮發(fā)，進而可有效實現(xiàn)土壤汞污染物的治理。

（四）植物過濾

植物，能夠?qū)崿F(xiàn)對于空氣中諸如SO2等污染物，以及具有揮發(fā)性的鹵化物進行吸收，進而實現(xiàn)空氣過濾的作用。與此同時，水生植物可以把水中的污染物進行吸收被積累起來進而實現(xiàn)水體過濾的效果。水生植物的根系非常發(fā)達能夠與水體實現(xiàn)最大面積的接觸，進而實現(xiàn)緊密的過濾網(wǎng)。植物除了可以對金屬及類金屬實現(xiàn)吸收之外，也能夠?qū)崿F(xiàn)水體營養(yǎng)物的消解。

二、遺傳工程改良

（一）谷胱甘肽

谷胱甘肽，主要是在谷氨酰半胱氨酸合成酶及谷胱甘肽合成酶的共同作用下，使得谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸合成而來。谷胱甘肽在與金屬有機物的清理及抗耐性方面有著非常多的作用。谷胱甘肽能夠與污染物進行融合，再被移送至細胞壁進行累積。谷胱甘肽是植物金屬螯合物主要形成原料。但是重金屬常常會導(dǎo)致植物發(fā)生氧化威脅作用。很多實驗室已經(jīng)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)了與谷胱甘肽生成的相關(guān)基因，從而加大了谷胱甘肽在植物中的生成，進而實現(xiàn)提高植物耐性、累積的水平。

（二）金屬硫蛋白

金屬硫蛋白，當(dāng)中含有豐富的半胱氨酸多肽，其主要含有70個左右的氨基酸，在這當(dāng)中12～15個半胱氨酸。半胱氨酸當(dāng)中所含有的硫基團能夠與汞、銀等離子相結(jié)合，并將其轉(zhuǎn)送至細胞的各個部位。金屬硫蛋白能夠?qū)⒔饘購?fù)合物結(jié)合到谷胱甘肽，并送至液泡當(dāng)中。很大一部分金屬硫蛋白基因早已從植物中克隆了出來，很多已得到了應(yīng)用，所獲得的植物不僅能夠加強重金屬的抗性，同時也能夠提升植物體內(nèi)的重金屬含量。

（三）植物螯合劑

植物螯合劑，其中也含有大量的半胱氨酸多肽。然而，其與金屬硫蛋白等多肽存在著很大的區(qū)別，植物螯合劑的形成并非由基因表達而來，其主要是植物螯合劑合成酶聚合谷胱甘肽而得到的。所以，提升谷胱甘肽的濃度及提高植物螯合劑合成的酶活都能夠加強谷胱甘肽的生成。

（四）金屬轉(zhuǎn)運蛋白

由于重金屬，被吸收以及在細胞之間轉(zhuǎn)移，都是通過植物體內(nèi)所含有的金屬轉(zhuǎn)運蛋白所實現(xiàn)的，因為研究金屬轉(zhuǎn)運蛋白的機理，能夠有利于深入優(yōu)化植物對重金屬的攝取作用。大部分的轉(zhuǎn)運蛋白基因已被成功的研究并獲得其價值，然而對其怎樣運載金屬的機理則并不完全明了。但是，提升鈣、鋅離子的轉(zhuǎn)運蛋白表達能夠有效加強植物對于有毒金屬的攝取。

三、結(jié)語

現(xiàn)階段，植物修復(fù)技術(shù)還處在發(fā)展時期，大多數(shù)的工作基本上都是在實驗室開展的，雖然具有實際案例，然而其與規(guī)模應(yīng)用依舊具有很大距離。生態(tài)環(huán)境污染問題，在國內(nèi)早已引發(fā)了廣泛的關(guān)注，通過植物修復(fù)技術(shù)的對環(huán)境進行治理必定具有廣闊發(fā)展空間，而廣泛地使用及推廣。

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