微生物強化植物富集重金屬的機理

翟海波

（湖北君邦環境技術有限責任公司 湖北武漢 430023）

微生物強化植物富集重金屬的機理

翟海波

（湖北君邦環境技術有限責任公司 湖北武漢 430023）

目前，全國有10%以上的耕地受到重金屬污染，嚴重威脅了人類健康和生態系統安全。植物-微生物聯合修復技術作為一種微生物強化植物修復技術，具有高效、低耗、安全等優點，修復重金屬污染土壤具有極大的潛力，逐漸成為國內外研究熱點。植物-微生物聯合修復技術是一種微生物強化植物修復技術，用來修復重金屬污染的土壤，文主要論述了微生物強化植物富集重金屬的機理。

重金屬；土壤；植物修復；微生物

植物-微生物聯合修復技術主要是利用微生物強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效率，達到徹底土壤的目的。該技術應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化植物富集重金屬的機理。

1 根際促生菌強化植物富集重金屬的機理

1.1 根際促生菌能夠促進植物的生長

根際促生菌協助植物獲得充足的營養元素，保證植物正常生長；合成生長素等植物生長調節劑，促進植物生長；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 根際促生菌調節植物適應環境

根際促生菌通過產生抗生素、分泌鐵載體等方式抑制病蟲害對植物的不良影響，調節植物對重金屬脅迫環境的適應[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，細菌體內通過莢膜/生物膜保護、細胞壁被動吸附、液泡隔離等形式來抵抗重金屬脅迫環境[3]。同時，重金屬脅迫環境促進根際促生菌分泌胞外高聚體等物質，直接與重金屬螯合發生沉淀或胞外絡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、氧化環氧作用、淋濾作用等改變金屬離子在環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，使固定態轉化為植物可吸收態，也可分泌出有機物質、質子、酶等增強土壤中重金屬的可溶解性，從而大大促進植物對重金屬的吸收和積累。

2 菌根真菌強化植物富集重金屬的機理

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的吸附作用，限制重金屬進入菌絲；菌根真菌菌細胞壁及原生質膜組分如黑色素、幾丁質、纖維素及其衍生物均能與重金屬結合，把重金屬固定在根內或根外菌絲細胞壁和原生質膜中減緩重金屬的危害；真菌組織內的聚磷酸、有機酸和真菌細胞壁分泌的粘液等均能結合過量的重金屬元素，起到解毒作用。

2.2 調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，擴大了根系對營養元素和水分的吸收范圍；真菌侵染使根系細胞壁木質化、細胞層數增多，阻礙重金屬進入根系；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、根際微生物群落結構等，影響重金屬的生物有效性，增強宿主植物對重金屬的吸收。

2.3 產生生化拮抗物質

菌根真菌的菌絲能夠產生多胺、有機酸、球囊霉素等物質，與重金屬發生絡合反應。同時，菌根通過影響宿主植物體內酶的活性，啟動抗氧化系統。

2.4 調控基因表達

在重金屬脅迫條件下，菌根調節宿主植物體內重金屬吸收相關基因的表達，影響宿主對重金屬的耐性、吸收、運輸、遷移或積累。

[1]Glick BR．Phytoremediation:Synergistic use ofplants and bacteriatoclean up theenvironment．BiotechnolAdv，2003，21:383-393.

[2]Miethke M，Marahiel M A． Siderophore-based iron acquisition and pathogen control．Microbiol Mol Biol Rev，2007，71:413-415.

[3]Bruins MR，Kapil S，Ochme F W．Microbial resistance to metals in the environment．Ecotoxicol Environ Safety，2000，45:198-207.

[4]Ma Y，Rajkumar M，Freitas H．Isolation and characterization of Ni mobilizing PGPB from serpentine soils and their potential in promoting plant growth and Ni accumulation by Brassica sp．Chemosphere，2009，75:719-725.

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