不同生態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】在我國社會經濟發展過程中，工業生產產生的重金屬對土壤的污染十分嚴重。論文圍繞不同生態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型植物具有的重金屬忍耐能力，為生態植物具有的金屬耐性和累積能力研究提供參考依據。

【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.

【關鍵詞】生態型; 植物修復; 耐性生態型; 敏感生態型

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

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

1 引言

地球環境污染問題日益嚴重，目前，40%以上的植物受到污染物質中重金屬的破壞，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污染后，作為重金屬的處理和承擔者，很多植物具有修復重金屬土壤的能力，已經成為世界范圍內解決土壤重金屬污染問題的主要發展方向[1]。

2 生態型概念、產生及分類

為解決重金屬物質對土壤產生的破壞，許多科學家提出將生態型環境作為研究目標，目的是解決重金屬對不同地區造成的污染問題。在土壤受到重金屬物質污染后，土壤中生長的植物受到重金屬物質影響，植物的生長特點和遺傳特征將出現不同程度的變化，包括污染和非污染生態型。在現代，對重金屬土壤污染生態型出現的反應中，一般分為耐性生態型以及敏感生態型等，而根據生長環境形態，又可以分為礦山生態型、敏感生態型等，在不同重金屬污染形態中，可以分為非金屬和金屬生態型。

3 不同生態型植物對金屬積累和耐性之間的關系

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

4 不同生態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現，植物在不同生態型中表現的累積能力會發生變化。例如，在Ganges 生態型和Prayon生態型中，天藍遏藍菜中累積的Cd量，前者要高于后者。植物在不同生態型的生長過程中，研究人員發現植物體內元素對金屬的運轉能力，與金屬累量是有關系的。在天藍遏藍菜植物中，如果植物內缺少Fe元素，在Ganges 生態型會產生轉運體物質，改造物質會不斷提升Cd物質的累積量。

5 不同生態型植物的對重金屬的耐性

5.1 不同生態型植物重金屬耐性的異同

受到不同污染介質的影響，生態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于未污染地。在對重金屬物質Zn研究時發現，研究人員在未污染地區收集到的植物，其對Zn耐性能力較高。而在對陸地植物耐性能力研究時發現，植物自身的重金屬耐性保持在固定的范圍內。

5.2 不同生態型植物耐重金屬機制

①遺傳機制。研究人員在對不同類型植物金屬耐性試驗中發現，植物在金屬污染生態型環境中，遺傳耐性會區別于其他生態型環境中[3]。例如，絨毛草對As金屬物質耐性研究時發現，該植物的生態型環境中，產生一種抵制砷酸鹽、磷酸鹽等物質的物質，該物質組成抑制基因，能夠快速降低植物細胞中As3+元素的累積速度。②酶系統的作用。研究人員根據重金屬耐性和非耐性生態型生長的植物中，提取出酶系統對重金屬產生的耐性發現，如果在植物體外，兩種生態型植物對重金屬的耐性是沒有區別的，也不會產生抗性酶。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行耐性研究，通過與非耐性植物對比研究時發現，植物根系中銅濃度低于非耐性生態型。在對蠅子草進行Cu耐性生態型研究時發現，植物根部會產生更多的抑制反應。④對進入植物的重金屬通過區域化及螯合方式解毒。在對植物重金解毒能力研究時，研究人員發現植物的解毒能力與細胞中螯合肽結合能力有關。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系，通常與植物對重金屬的區隔化能力有關。

6 不同生態型植物在生態恢復中的應用

圍繞生物學概念研究時，研究人員認為生態恢復過程受到多種金屬物質污染后，無法出現較好的恢復狀態，一般體現在植物出現的遺傳差異性。在種植金屬耐性植物時，對污染土壤的恢復有明顯的促進作用，如研究人員Wong 等對鐵尾礦區域出現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，對重金屬表現出明顯的強耐性能力，成為恢復重金屬污染土壤的主要種植植物。

7 結語

綜上所述，世界各國已經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、積累以及生理調節等能力的深入研究，發現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型研究時，要求科研人員擴大研究范圍，將更多的條件融入研究，以提高植物具有的耐性和擴大其積累應用領域。

【參考文獻】

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

【2】土楊萬勤，王開運，宋光煜.壤生態型及其應用[J].中國生態農業學報， 2002（01）：85-86.

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