重金属超积累植物研究

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重金属超积累植物浅谈

界限，如表１示；所
起了一种绿色修复手段“ 物修复” 术。物修复由植技植于具备成本低廉、环境不构成二次污染等优点，对目
表１超积累植物体内元素含量临界４（／ｇＤＷ．￣ｍｇｋ．）．
・９・８
（）物地上部分重金属含量高于根系周围的土２植壤，富集系数（Ｃ）即ＢＦ大于１；
究发现，生物量的Ｃ高ｄ非超积累植物Ｉｏｅｐｍｏａｃｒｅａｎａ富集总量超过富集植物印度荠菜Ｂａｓａｒｓｉｃｊｎｅ。ｕｃａ［因此，物量大小的划定还存有一定的争生
染。ｍＮｉｏｓｎ调查英格兰农业土壤中的重金属现ｃｌｏｈ
１７９７年新西兰地质学家Ｂｏｋｒｏｓ正式提出超积累植物的原始概念，义地上部分Ｎｉ量大于定含
１０ｍｇｋ植物为超积累植物００／ｇ
ＴａｌｐｃｌａｌｍｅｔｌｏｃｎｒｔｏｓｉｏｍａｎｙｅａｃｍｕａｏｌｎｓｍｇｋＷ．ｂｅ１Ｔｙｉａｍｅｎｅｅｎａｎｅｔａｉｎｎｎｒｌａｄｈｐｒｃｕｌｔｒｐａｔ（／ｇＤ．）ｃ
１重金属超积累植物概念
随着我国工业化进程的不断发展，产生的环境负
面效应不容忽视。近年来重金属在各种环境类文献中出现的频率越来越高，有关重金属污染农田土壤和水

高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究

高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究孙瑞莲2 周启星1*(1中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳 110016)(2中国科学院研究生院,北京 100039)摘要由于重金属污染日益严重,重金属在土壤_植物系统中的行为引起了人们的高度重视。

高等植物对重金属的耐性与积累性,已经成为污染生态学研究的热点。

近年来,由于分子生态学等学科的发展,有关植物对重金属的解毒和耐性机理、重金属离子富集机制的研究取得了较大进展。

高等植物对重金属的耐性和积累在种间和基因型之间存在很大差异。

根系是重金属等土壤污染物进入植物的门户。

根系分泌物改变重金属的生物有效性和毒性,并在植物吸收重金属的过程中发挥重要作用。

土壤中的大部分重金属离子都是通过金属转运蛋白进入根细胞,并在植物体内进一步转运至液泡贮存。

在重金属胁迫条件下植物螯合肽(PC)的合成是植物对胁迫的一种适应性反应。

耐性基因型合成较多的PC,谷胱甘肽(GS H)是合成PC 的前体,重金属与PC 螯合并转移至液泡中贮存,从而达到解毒效果。

金属硫蛋白(MTs)与PC 一样,可以与重金属离子螯合,从而降低重金属离子的毒性。

该文从分子水平上论述了根系分泌物、金属转运蛋白、MTs 、PC 、GS H 在重金属耐性及超积累性中的作用,评述了近10年来这方面的研究进展,并在此基础上提出存在的问题和今后研究的重点。

关键词高等植物重金属耐性超积累特性植物修复HEAVY METAL TOLERA NCE AND HYPERACCUMULATION OF HIGHERPLANTS AND THEIR MOLEC ULAR MECHANISMS:A REVIEWSUN Rui_Lian 2and ZHOU Qi_Xing 1*(1Key L abo ratory o f Terrestrial Ec olo gical Proc ess ,Institute o f Applied Ecology ,Chine se Academy o f Sc ienc es ,Shenyang 110016,China)(2Graduate School o f Chine se Academy o f Sc ie nce s ,Bei j ing 100039,China)Abstract Owing to serious heavy metal pollution,much attention has been paid to its effects on soil_plant systems.The research of heavy metal tolerance and hyperaccumulation of higher plants has become a hot topic in the field of pollution ecology.With the development of molecular ecology,research on the mechanisms of heavy metal tolerance,detoxification and accumulation in higher plants has made progress in recent years.There are significant differences in the tolerance to and accumulation of heavy metals among higher plant species and genotypes.Root systems are the first entrance of heavy metal pollutants from the soil into plant.Root exudates reduce the availability and toxicity of metal pollutants and play an important role in ability for plants to absorb heavy metals.Almost all heavy metal ions enter root cells with the help of a metal transporter protein that are subsequently transported to the vacuole.The synthesis of PC in response to the stress caused by heavy metals is one of the adaptive responses com mon in higher plants.Heavy metal tolerant genotypes have higher le vels of PC than non_tolerant genotypes under heavy metal stress.GSH is the substrate that synthesizes PC,which chelates the heavy metals.Heavy metal_PC chelatins are subsequently transported from the cytosol to the vacuole and heavy metal detoxification is thus achieved.MTs play the same role and in the same wa y as PC under heavy metal stress.The article reviews recent advances in understanding the role of root exudates,metal transporter proteins (MTs,PC and GSH),molecular mechanisms of heavy metal tolerance and hyperac -cumulation in higher plants at the molecular level.Existing problems and major topics of future research were discussed.Key words Higher plant,Heavy metal,Tolerance,Hyperaccumulation,Phytoremediation 现代农业中各种农药和化肥的大量使用,汽车尾气的大量排放,城市污水及垃圾处理不当以及工收稿日期:2004-03-18 接受日期:2004-07-16基金项目:国家杰出青年科学基金(20225722)和国家自然科学基金重点项目(20337010) *通讯作者Author for correspondence E_mail:Zhouqi xing2003@E_mail:s unning527@植物生态学报 2005,29(3)497~504Acta Phytoecologica Sinica业生产所产生的三废的不合理排放,导致土壤中重金属含量急剧增加,土壤_植物系统中重金属污染问题日趋严重(周启星,1995;孙铁珩等,2001)。

重金属超积累植物的研究进展

１０ｍ／ｇ的植物．后来发现还存在许多其它种类的植物对别００ｇｋ的重金属也有超积累的现象。金属超积累植物的研究具有重重
环境危害。达到修复土壤的目的。以
１植物固定化作用．４
现有４０多种超积累重金属植物，积累ｃ、ｏＮ、ｕＰ０ｒＣ、ｉＣ、ｂ量一般在０１．％以上，、ｎ达到１以上。ＭｎＺ可％
ｌ２根系过滤作用－
随着工业社会的发展，越来越多的金属产品成为人们日常工作生产生活中必不可少的工具，是随之而来的问题是金但属废弃物对环境造成了严重的危害，其以重金属离子进入土尤
中的ＣＣｄ、ｕ和Ｓ。ｅ
除土壤中的重金属污染物，但费用昂贵工程量大，不而且需要大量的专业设备和专业工程技术人员．且不能达到根治的目并
的。可能还会造成二次污染等后果。对这一现状，究重金很针研
减小土壤中的污染物毒性或将其转化为相对无害的物质．小减
要的理论意义和实用价值，究重金属超积累植物不仅可以帮研
助修复被重金属物质污染的土壤．土壤中的重金属元素回收将利用，可以帮助我们寻找矿。本文就部分重金属超积累植还

超富集植物重金属吸收转运机制的研究进展

等（０２还发现缺Ｆ时天蓝遏蓝菜对Ｃ的吸２０）ｅｄ收明显增强。示着这些转运蛋白可能在重金属预
植物对重金属的吸收主要依靠根部质膜上的
转运蛋白。期的研究表明，些二价重属离子如早一Ｃ能通过Ｃ２道进入细胞。一方面，过ｄ可ａ通另经
与Ｃ。关：ｒｍｐｕ相Ｎａｓ与Ｆ “、ｎＭｎ相关：ＮＣｄＺ、ＣＧ与Ｎ关（ｂｒ等，０４）对比分析拟南芥ｉ相Ｗｅｅ２０。（ｒｂｄｐｉＴａａａ和锌镉超累积植物阿拉伯Ａａｌｏｓｈｌｎ）ｓｉ
贵州大学精细化工研究开发中心贵州贵阳５０２）５０５
摘要简要概述了近年来重金属超富集植物在重金属吸收、运和耐毒机制的一些进展，转
以及抗生物胁迫的可能机制。
关键词重金属超富集吸收转运分子机制中国图书分类号：７Ｘ１３文献标识码：Ａ
Ｎａ３蛋白能参与Ｆ２Ｃ２的吸收。意思的ｒｍｐｅ＋和ｄ＋有
现其具有免遭病虫危害等附属作用（ｒｅｎ等，Ｆｅｍａ
２０）０４。最近关于这种植物重金属吸收和转运机制
已经有了一些进展，始逐步揭示这种植物重金开

重金属超累积植物

超累积植物
目前，已发现400多种植物能够超积累各种重金属。

如半卡马菊、多花鼠鞭草、布氏香芥、塞贝山榄(俗称蓝汁)、杨树、苎麻、月季、油菜、印度芥菜、遏蓝菜、酸模、海州香薷、鸭跖草、密毛蕨、蜈蚣草、大叶井口边草、粉叶蕨、牡蒿、剑叶凤尾蕨、羽叶鬼针草、紫花苜蓿、银合欢、空心莲子草、东南景天、北美车前、北美鬼针草、北美独行菜、一年蓬、裸柱菊、细叶芹、芥子草白麻、普通豚草、颠茄等。

这些植物大多在当地土生土长，可富集镍、镉、铜、钴、锰、铅、硒、砷、锌等元素，净化被这些金属污染的土壤。

苎麻基地遏蓝菜
苋科植物
蜈蚣草
一些超累积植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富集重金属特性的苋科植物对土壤中重金属的吸收率达到100%。

在以硫酸盐和磷酸盐为肥
料的情况下，遏蓝菜属的一些栽培变种的茎杆对重金属具有较强的富集能力，苎麻以及一些藻类藻类对重金属具有较强的吸收能力。

因此，利用超累积植物处理重金属污染区是一种比较理想的方法。

已发现的超富集植物
部分重金属的超累积植物mg/kg。

超积累植物龙葵及其对镉的富集特征

超积累植物龙葵及其对镉的富集特征一、本文概述本文旨在深入探讨超积累植物龙葵及其对镉的富集特征。

我们将首先概述龙葵作为一种超积累植物的基本生物学特性，包括其生长习性、分布范围以及生理生态特征。

随后，我们将重点分析龙葵对镉元素的富集机制，包括其在植物体内的吸收、转运和积累过程，以及镉在龙葵体内不同组织器官的分布规律。

我们还将探讨龙葵对镉胁迫的响应机制，包括其生理生化变化和对镉的解毒策略。

我们将对龙葵作为镉污染土壤修复植物的潜力进行评估，并讨论其在实际应用中的前景和挑战。

通过本文的研究，我们期望为深入理解超积累植物对重金属的富集机制提供新的视角，并为镉污染土壤的生物修复提供理论依据和技术支持。

二、龙葵的生长特性及对镉的适应性龙葵（Solanum nigrum L.）是一种具有超积累能力的植物，其独特的生长特性使其在重金属污染环境中具有显著优势。

龙葵属于茄科茄属，是一种多年生草本植物，广泛分布于我国南北各地，具有较强的适应性和生命力。

龙葵的生长特性表现在其能够快速生长、繁殖能力强、根系发达、生物量大等方面。

在重金属污染土壤中，龙葵能够通过其强大的根系吸收和固定土壤中的重金属离子，如镉（Cd）。

龙葵的根系具有大量的根毛和侧根，增加了与土壤的接触面积，从而提高了对重金属的吸收效率。

龙葵对镉的适应性表现在多个方面。

龙葵能够在较高浓度的镉胁迫下正常生长，甚至在一定范围内表现出促进作用，这与其体内镉的耐受机制和解毒机制有关。

龙葵能够将吸收的镉主要积累在地下部分，如根部和茎基部，从而降低了地上部分的镉含量，减少了镉对植物生长的负面影响。

龙葵体内还具有一套高效的镉转运和储存机制，能够将吸收的镉转运到液泡中，与有机酸结合形成稳定的化合物，从而降低镉的毒性和生物有效性。

龙葵作为一种超积累植物，在重金属污染土壤中表现出强大的生长优势和镉适应性。

其独特的生长特性和对镉的富集特征使其成为重金属污染土壤修复和植物提取技术的理想选择。

超富集植物吸收镉的原理

超富集植物吸收镉的原理超富集植物是指具有高度吸收和积累金属元素能力的植物。

镉是一种重金属元素，长期暴露在环境中会对人体健康造成危害。

超富集植物吸收镉的原理主要有以下几个方面。

首先，超富集植物具有较高的镉吸收能力。

植物的根系通过吸收土壤中的水和营养成分来维持生长发育。

超富集植物对镉的吸收能力较高，通常是通过根部细胞膜上的转运蛋白来实现的。

这些转运蛋白可以主动地将土壤中的镉离子吸收进根部细胞中。

此外，一些超富集植物的根系还可以分泌有机酸等物质来溶解土壤中的镉离子，增强吸收能力。

其次，超富集植物具有较高的镉转运能力。

植物体内的镉主要被转运到地上部分的器官中，如茎、叶、果实等。

这一过程通常是通过根系和茎叶间的根-茎-叶转运通道完成的。

根部细胞将吸收到的镉离子转运到木质部，然后通过木质部的导管系统将镉转运到茎和叶子中。

在转运过程中，超富集植物能够有效地将镉离子从根系转运到地上部分，形成高浓度的积累。

第三，超富集植物具有较高的镉螯合能力。

植物体内存在一些特定的配体分子，如谷胱甘肽（glutathione）和金属硫蛋白（metallothioneins），它们可以与镉离子发生螯合反应，形成稳定的螯合物。

这些螯合物能够维持镉离子的稳定性，并将其转运到植物体内的贮存器官。

超富集植物的根系和茎叶中含有丰富的这些螯合物，能够有效地积累镉。

最后，超富集植物还具有较强的镉耐受性。

镉是一种重金属元素，对植物的生长和发育有一定的毒害作用。

超富集植物通过一些内在的生理和生化机制来提高对镉的耐受能力。

例如，超富集植物可以通过增加细胞膜的通透性和改变细胞壁的结构来减少镉的进入。

此外，超富集植物还可以通过增加抗氧化酶的活性和离子通道的调节来减轻镉对细胞内氧化应激的影响。

总之，超富集植物吸收镉的原理主要包括高吸收能力、高转运能力、高螯合能力和高耐受性。

这些特点使得超富集植物能够有效地吸收和积累土壤中的镉元素，有助于减少环境中镉元素的污染并为环境修复提供一种潜在方法。

超富集植物吸收富集重金属的生理和分子生物学机制

实验结果表明：
1、遏蓝菜对重金属的吸收具有选择性。在不同重金属浓度处理下，遏蓝菜对Cu的吸收量最高，其次为Zn，Pb的吸收量最少。这一结果与遏蓝菜的生长状况和重金属在环境中的赋存形态有关。
2、重金属在遏蓝菜中的运输主要依赖于根系。实验发现，随着时间的推移，根系中重金属含量逐渐降低，而地上部分重金属含量逐渐增加。这表明根系在吸收重金属后，通过输导组织将其运输至地上部分。
发掘和利用超富集植物吸收富集重金属的相关基因和蛋白质，为重金属污染治理提供基因资源和蛋白质靶点。通过对比不同基因型超富集植物在重金属污染环境中的表现，有望筛选出具有更好适应性和富集能力的植物品种，为重金属污染治理提供更有效的生物材料和方法。
参考内容
基本内容
随着工业和城市化的快速发展，重金属污染已成为全球范围内的严重问题。重金属不仅对人类健康构成威胁，还能在环境中长期积累，影响生态系统平衡。超富集植物作为一种能够高效清除重金属的生物，在重金属污染治理方面具有广阔的应用前景。本次演示以超富集植物遏蓝菜为研究对象，探讨其吸收、运输和累积重金属的机制。
综上所述：本研究通过盆栽实验和相关分析方法，深入探讨了遏蓝菜对重金属的吸收、运输和累积机制。研究结果表明，遏蓝菜对重金属的吸收具有选择性，主要依赖于根系进行运输，并在地上部分的嫩叶部位累积。这些发现可为今后研究提供理论依据，并有望为重金属污染治理提供新的解决方案。在未来的研究中，可以进一步探讨遏蓝菜对重金属吸收、运输和累积的分子机制，以及寻找更多具有应用潜力的超富集植物种类。
植物修复技术是一种利用植物及其根际微生物体系治理重金属污染的环境友好技术。该技术具有操作简单、成本低廉、无二次污染等优点，在治理重金属污染方面具有广阔的应用前景。目前，植物修复技术已成功应用于土壤、水体等环境中的重金属污染治理。然而，植物修复技术也存在一定的局限性，如治理周期较长、可能产生生物富集等。

重金属超积累植物定义_解释说明以及概述

重金属超积累植物定义解释说明以及概述1. 引言1.1 概述重金属超积累植物是指具有高浓度吸收和富集土壤中重金属元素的植物。

通过其特殊的生理和分子机制，这些植物能够在含有较高重金属浓度的土壤中存活并大量吸收重金属元素，从而实现对环境中重金属污染物质的修复和减少。

1.2 文章结构本文将分为五个部分进行探讨。

首先，在引言部分，我们将对重金属超积累植物进行定义、解释说明以及概述。

然后，在第二部分，我们将详细介绍重金属超积累植物的基本概念、分类标准以及与环境污染之间的关系。

接着，在第三部分，我们将深入研究重金属超积累植物的特征和机制，并探讨其与土壤的相互作用。

在第四部分，我们将分析重金属超积累植物在环境修复中的应用案例，并展望其未来发展方向与应用前景。

最后，在结论部分，我们将总结重要观点，并探讨重金属超积累植物研究的意义、启示以及未来的研究方向建议。

1.3 目的本文的目的是全面阐述和解释重金属超积累植物的定义、特征、机制以及在环境修复中的应用。

通过深入研究重金属超积累植物，我们旨在增加对这一领域知识的理解，并为环境修复提供新的思路和方法。

此外，本文也希望能够引起读者对于重金属污染问题关注，并为未来相关研究提供有益信息与启示。

2. 重金属超积累植物定义2.1 重金属超积累植物的基本概念重金属超积累植物是指可以在其组织中富集和累积异常高水平的重金属元素而不受毒性影响的植物。

相比于普通植物，重金属超积累植物能够耐受并吸收土壤中较高浓度的重金属污染物质，从而使其在环境修复和污染检测领域具有广泛应用前景。

2.2 重金属超积累植物的分类标准根据实际观察和研究，科学家们将重金属超积累植物分为三类：1) 超级富集型(excluder)，这类植物一般能够吸收大量土壤中的重金属，并将其富集在根部；2) 超级转运型(hyperaccumulator)，这类植物除了吸收大量土壤中的重金属外，还能将其富集到地上部位达到显著水平；3) 约化型(pseudo-accumulator)，这类植物具有一定程度上的重金属富集能力，但不如超级转运型植物显著。

超积累植物

重金属超积累植物展示
• 蜈蚣草——砷 • 蜈蚣草中的砷含量竟可以达到1-2%，而且多集中于地上部分。陈同斌，和他的研究团队在国内砷最为集中分布地带之一的广西环江地区，经长达3年时间研究找寻，一座有着 1500多年历史的石门矿被科研人员发现，并将该矿附近100多种植物纳入搜索圈。经层层筛选以及遗传性能鉴定，当地大量存在的一种优势植物——蜈蚣草胜出。
• 野生苋： • 对镉的富集能力强
• 鸭跖草： • 对铜富集能力强
什么是重金属超积累植物？
• 超积累植物是指那些能够超量积累重金属的植物，也有称之为超累积植物或超富集体。
• 超积累植物往往长期生长在重金属含量较高的土壤上，并经过不断的生物进化而形成的，或是通过遗传工程或基因工程培育、诱导而成的。
重金属超积累植物的特征：
• （1）体内某一元素浓度大于一定的临界值（是普通植物在同一生长条件下的100倍） • (2)植物吸收的重金属大部分分布在地上部分，即有较高的地上部或根浓度比率。通常情况下，根内的Zn、Cd浓度往往比茎叶中的相应元素浓度高 10倍以上，但在超积累植物中，茎叶内的重金属浓度超过了根内的元素水平。
• (3)在重金属污染的土壤上这类植物能良好地生长，一般不会发生够超积累各种重金属。如半卡马菊、多花鼠鞭草、布氏香芥、塞贝山榄(俗称蓝汁)、杨树、苎麻、月季、油菜、印度芥菜、遏蓝菜、酸模、海州香薷、鸭跖草、密毛蕨、蜈蚣草、大叶井口边草、粉叶蕨、牡蒿、剑叶凤尾蕨、羽叶鬼针草、紫花苜蓿、银合欢、空心莲子草、东南景天、北美车前、北美鬼针草、北美独行菜、一年蓬、裸柱菊、细叶芹、芥子草白麻、普通豚草、颠茄等。 • 这些植物大多在当地土生土长，可富集镍、镉、铜、钴、锰、铅、硒、砷、锌等元素，净化被这些金属污染的土壤。

超积累植物的研究进展

超积累植物的研究进展1023403 金颖摘要综述了近年来研究超积累植物吸收重金属的分子生物学机制和重金属从土壤到根际的过程、对其的活化以及吸收。

并对超积累植物进行了合理的展望，以期推动国内在这一国际热点领域的研究。

关键词根际重金属；超积累植物；吸收机理；植物修复超积累植物是指对重金属元素的吸收量超过一般植物100倍以上的植物，超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上积累的Mn、Zn含量一般在1%以上。

目前已发现400多种超积累植物，因此利用超积累植物治理土壤重金属污染的现实可能性不断增加。

而应用这种生物治理技术需要明确超积累植物吸收和储藏重金属的机理，以及各种根际条件对吸收重金属过程的影响。

采矿、冶炼、金属加工、汽车尾气排放以及农药和化肥的使用、污水污泥的扩散，重金属污染等已对全球环境造成危害。

有毒重金属土壤系统污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性，因此,土壤系统中金属特别是有毒重金属的污染与防治，一直是国际上研究的热点和难点。

目前常采用的物理与化学治理技术（如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等），不仅费用昂贵、需要特殊仪器设备和专门技术人员，而且大多只能暂时缓解重金属的危害，还可能导致二次污染，不能从根本上解决问题。

而利用超积累植物的蓄积、吸收重金属可以取得较好的效果，不会有二次污染。

目前对重金属的研究主要包括两个方面：重金属引起的各种退化过程、机理及重金属污染土壤的化学和生物学修复。

1超积累植物吸收重金属的过程1.1根系吸收重金属的过程超积累植物可以活化土壤中不溶态的重金属。

根袋（rhizobag）试验表明，土壤中可移动态Zn含量的下降占超积累植物T. caerulescens吸收Zn总量中的不到10%，说明T.caerulescens 可以将土壤中的Zn从不溶态转化为可移动态。

植物的根系可以分泌质子,从而促进了植物对土壤中元素的活化和吸收。

种植T.caerulescen和非超积累植物T.ochroleucum后,根际土壤中可移动态Zn含量均较非根际土壤高,这可能与根际土壤中pH较低有关，在试验结束时，根际土壤pH较非根际土壤低0.2~0.4, 但两种植物对根际土壤的酸化程度没有显著差异。

超富集植物对重金属污染土壤的修复

超富集植物对重金属污染土壤的修复
环境091 洪冰清
每年污染1200 1200万吨粮食中国土壤毒祸触目惊心每年污染1200万吨粮食
2009年4月13日，云南阳宗海砷污染事件时隔十个月后的现场，厂区外黑色防渗漏的塑料布下被“封存”的土地
超富集植物的发现
• 1583年意大利植物学家Cesaloina首次发现在“黑色的岩石”上生长的特殊植物，这是有关超富集植物最早报道 • 1848年Minguzzi和Vergnano测定该植物富含Ni • 1977年Brooks提出了超富集植物的概念 • 1983年Chaney提出了利用超富集植物清除土壤重金属污染的思想
香雪球是一种Ni超富集植物，目前已发展为商业用修复/检测金属富集植物。香雪球还是一种镍超富集植物
Amaranthus hypochondriacus L. Cd 粒苋（有很强的富集能）
力
具
籽
商路为镉的超富集植物，最土壤中的镉有很强的吸收富集能力，且伏击浓度与土壤镉浓度富集锂的植物
蜈蚣草是世界上第一种被发现的砷的超富集植物，对重金属具有超常规吸收与富集能力。
超富集植物修复存在的问题
• 超积累植物可以从自然界现有资源中筛选，或利用突变体技术培育新的植物品种。 • 自然筛选主要存在以下问题： • 超积累植物是在重金属胁迫环境下长期强化、驯化的一种适应性突变体，往往生长缓慢，周年生物量受到限制 • 超积累植物多为野生型稀有植物，对生物气候的条件要求比较严格，区域性分布较强，因而筛选工作量大，且超积累植物移植到本地时，其生态位低于本土植物，处于竞争劣势 • 利用基因工程定向培养超积累植物仍处于试验阶段，到实际应用还有一定距离

全世界已发现的重金属超富集植物有500多种

全世界已发现的重金属超富集植物有500多种，其中360多种是Ni的超富集植物。

韦朝阳，陈同斌等[16]通过野外调查和栽培实验，发现了砷超富集植物蜈蚣草。

其叶片含As可达5070 mg/kg，在含砷9 m g/kg的正常土壤中，蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80。

韦朝阳等[17]发现了另一种As的超富集植物大叶井口边草，其地上部分平均含As量为418 mg/kg，最大含As量可达694 mg/kg，生物富集系数为1.3～4.8。

杨肖娥、龙新宪等[18]发现了一种新的Zn的超富集植物东南景天，天然条件下东南景天的地上部分Zn平均含量为4515 mg/kg。

营养液培养试验表明，其地上部分含量最高值可达19674 mg/kg。

李华和姜理英[19]等研究了耐性植物海洲香薷对Cu的吸收和积累,指出虽然地上部分Cu积累水平未达到超富集植物的要求，但由于其生物量大，根系能超富集Cu，植株Cu总积累较高，可考虑将其用于Cu污染土壤的植物修复。

李红艳等[20]报道菊科植物艾蒿和滨蒿对Cu 也表现出高的富集能力，其中艾蒿地上部分的Cu含量为91-698 mg/kg，滨蒿为42～259 mg/kg。

范稚莲，莫良玉[21]在对典型矿区进行调查后发现，生长在锰矿区的狗牙根，香附子和菜蕨中Mn的含量分别达到27514，16144和11516 mg/kg,相应的富集系数为11.4，6.7和4.8。

这3种植物均达到Mn超富集植物的相关标准，是潜在的Mn 超富集植物。

柯文山等在温室砂培盆栽条件下对十字花科芸薹属5种植物芥菜，芥兰，鲁白，竹芥，甘蓝进行铅吸收和耐性的研究，认为鲁白，芥菜不仅生长快，生物量高,且其地上铅的含量超过1000 mg/kg，迁移总量和迁移率都很高，是很好的潜在修复铅污染的材料。

近期对Pb富集植物品种的筛选的研究还有，聂俊华等对生长于铅锌尾矿区的36种植物进行了筛选，以叶片叶绿素含量，株高，植株含Pb量为Pb富集植物的筛选指标进行实验筛选。

中国镉超富集植物的物种、生境特征和筛选建议

中国镉超富集植物的物种、生境特征和筛选建议
镉是一种有毒重金属，对人体健康和生态环境造成严重危害。

为了减少镉污染，科学家们一直在寻找能够高效吸收和积累镉的植物。

在中国，已经发现了一些具有超富集镉能力的植物，这些植物在修复镉污染土壤方面具有重要应用价值。

1. 物种：中国镉超富集植物主要包括：水生植物如芦苇、香蒲等；陆生植物如水稻、小麦、玉米等。

其中，芦苇是最具代表性的镉超富集植物之一，其对镉的吸收能力远高于其他植物。

2. 生境特征：镉超富集植物通常生长在镉污染严重的地区，如矿区、冶炼厂周边等。

这些地区的土壤中镉含量较高，但其他营养物质相对较少。

因此，镉超富集植物具有较强的适应性和生存能力。

3. 筛选建议：为了提高镉超富集植物在修复镉污染土壤中的应用效果，可以从以下几个方面进行筛选：
（1）选择生长速度快、生物量大的植物，以提高修复效率。

（2）选择对镉吸收能力强、耐镉性高的植物，以保证其在高浓度镉污染土壤中的存活和生长。

（3）选择对其他重金属也具有超富集能力的植物，以实现多种重金属污染土壤的修复。

（4）选择易于种植和管理的植物，以降低修复成本。

总之，中国镉超富集植物在修复镉污染土壤方面具有巨大潜力。

通过科学合理地筛选和利用这些植物，有望为解决我国重金属污染问题提供有效途径。

超积累植物对土壤中重金属元素吸收机理的探讨

超积累植物对土壤中重金属元素吸收机理的探讨
超积累植物是指能够在其生长过程中从土壤中吸收大量重金属元素，
并储存在自身组织中的植物。

由于其具有强大的吸收能力和化学转运能力，被广泛应用于修复和处理重金属污染土壤。

本文将探讨超积累植物吸收重
金属元素的机理。

首先，超积累植物吸收重金属元素的过程分为两个阶段：第一阶段是
重金属元素离子的吸附和输入，第二阶段是元素的转运和储存。

在第一阶
段中，超积累植物通过根系分泌物质，如有机酸、融合酸和还原酶等，促
进土壤中重金属元素的释放和溶解，使其更容易被吸收和输入植物根系。

此外，植物根系表面的吸附根状物和细胞壁也可以吸附重金属离子，使其
被拦截和吸收。

第二阶段中，超积累植物通过根鞘内质膜和质壁的多种通道和运输蛋白，将吸收的重金属元素输入到植物内部，并在植物体内转运和储存在各
种组织中。

这些转运和储存方式包括，通过根系表面吸附到的重金属元素
在细胞内部形成沉积物结晶，如针状晶体和晶粒；植物体内有一定的配位
物质，可以将重金属元素和蛋白质分子结合储存；如果植物体内的重金属
浓度过高，超积累植物将通过叶片和组织的死亡，在生长阶段逐渐释放掉
其中的重金属元素。

总的来说，超积累植物吸收土壤中重金属元素的机理比较复杂，其通
过多种途径和方式来吸收、转运和储存重金属元素。

研究这些机制对重金
属污染的治理和修复具有很大的意义。

影响植物积累重金属Cd的研究综述

影响植物积累重金属Cd的研究综述Cadmium(Cd)是与环境有重要关系的重金属之一。

它在地球外壳部分自然形成。

事实上，它以各种浓度存在于组成了淡水、海水、陆地生态系统。

它以岩石风化和火山喷发和形式进入环境，但是近代以来，由于采矿业和农业的活动，导致Cd进入环境的量迅速增加。

地壳内的Cd通常伴随的金属有zinc(Zn)、lead(Pb)、copper(Cu)等(Elinder 1992)。

矿石开采和冶炼、石化燃料的燃烧等以气态Cd的形式进入大气，溶入水后，污染了陆地水资源(Alloway 1995)。

同时，含Cd物质以大气沉降和雨水等形式污染土壤。

加上含Cd磷酸盐化肥的使用，农业含Cd污水的大量灌溉，大大地增加了土壤中的Cd含量(McGrath 1987)。

土壤中的Cd积累通过污染食物链而影响人类健康。

人类通过食物摄入和吸烟的两条途径导致Cd在肝和肾脏器内和积累，从而危害这些器官。

许多国家，如澳大利亚，已通过立法的形式限定了人类食品内的Cd最高含量。

虽然所有的植物体内含有包括Cd在内的痕量元素(Page et al. 1981)，但是主要是由于土壤内Cd的积累，导致了植物体内Cd的积累(Williams and David 1977) 。

由于Cd大部分在根、植物贮藏部分、叶中积累，所以农作物类，如根叶类蔬菜等与人类的关系更加密切(Page et al. 1981)。

如在澳大利亚，成人约有50以上的饮食摄入量与马铃薯有关，所以马铃薯叶内Cd含量水平受到有关学者的极大关注(Stenhouse 1991)。

目前Cd 在蔬菜中的鲜重最高允许含量(MPC, the maximum permitted concentration)为0.1mg/kg(ANZFA 1997)。

但是澳大利亚相当一部分马铃薯Cd含量接近或超过这个水平(McLaughlin et al. 1997)。

这个问题学术界已集中在限定Cd在马铃薯块根上积累。

植物对重金属污染的生理适应机制研究

植物对重金属污染的生理适应机制研究在当今的环境中，重金属污染已成为一个严重的问题。

这些重金属，如铅、镉、汞等，不仅对人类健康构成威胁，也对生态系统中的植物产生了巨大的影响。

然而，令人惊奇的是，植物在长期的进化过程中，发展出了一系列的生理适应机制来应对重金属的污染。

植物对重金属的吸收和积累是一个复杂的过程。

首先，根系在这个过程中起着关键作用。

植物的根系通过多种途径吸收重金属离子。

有些植物具有特殊的根结构，比如增加根毛的数量和长度，从而扩大了与土壤的接触面积，增强了对重金属的吸收能力。

在细胞层面，植物细胞内部存在着一系列的屏障和分隔机制。

细胞壁就是第一道防线，它能够吸附和固定一部分重金属离子，阻止它们进入细胞内部。

一旦重金属离子进入细胞，液泡则成为了重要的储存场所。

液泡可以将重金属离子隔离起来，降低它们对细胞内重要细胞器和代谢过程的损害。

植物还能够通过改变自身的代谢途径来适应重金属污染。

例如，它们会调整一些酶的活性和合成。

抗氧化酶系统在这个过程中发挥着重要作用。

当重金属进入植物体内时，会引发氧化应激反应，产生大量的活性氧物质。

而抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等，能够清除这些有害的活性氧，保护细胞免受氧化损伤。

此外，植物还可以合成一些特殊的蛋白质和多肽来结合重金属离子。

这些蛋白质和多肽能够与重金属形成稳定的复合物，从而降低重金属的毒性。

其中，金属硫蛋白就是一种常见的例子。

金属硫蛋白富含半胱氨酸残基，能够与多种重金属离子紧密结合。

植物对重金属的外排机制也是其适应污染的重要策略之一。

一些植物能够通过特定的转运蛋白将重金属离子排出细胞外，或者将其运输到植物的特定部位，如老叶或表皮组织，从而减少对新生组织和器官的伤害。

在基因层面，植物在长期的进化过程中形成了一系列与重金属耐受和适应相关的基因。

当受到重金属胁迫时，这些基因会被激活或表达增强，从而启动一系列的生理响应机制。

例如，某些基因可以调控重金属的吸收、转运和解毒过程。

重金属复合污染土壤的超积累植物修复技术

天津师范大学本科毕业论文（设计）重金属污染土壤的超积累植物修复技术学院：城市与环境科学学院学生姓名：陈晓龙学号：10508122专业：资源环境与城乡规划管理年级：2010级完成日期：2014年4月8日指导教师：梁培玉重金属污染土壤的超积累植物修复技术摘要：近年来，由于工农业的急速发展，导致环境问题日益严重。

采矿、冶炼、汽车尾气的排放、工业废水的排放、农业化肥的使用，导致重金属囤积，严重污染土壤，对人类生活已造成了严重危害。

重金属污染有别于其他污染，在土壤中重金属无法通过自身特性而降解。

由于重金属具的易富集的特性，这导致其很难被降解在环境中。

植物修复技术作为一种新兴的绿色技术被重视，并成为国内外研究的热点。

本文就国内外目前研究植物修复技术的现状，重点探讨中国在植物修复技术上的发展和植物修复技术目前在国内重金属污染土壤中的应用。

关键词：重金属；土壤污染；超积累植物；植物修复技术；Technology of Hyperaccumulator for Phytoremediation of Soils Contaminated by Heavy MetalsAbstract:In recent years, given the rapid development of industry and agriculture, led to increasingly serious environmental problems. Mining, metallurgy, automobile exhaust emissions and industrial wastewater discharges, agricultural fertilizers, leading to accumulation of heavy metals, heavily polluted soil, has caused serious harm to human life. Differ from other organic compound pollution of soil heavy metal pollution, cannot by itself the purification and physicochemical properties or biological degradation. Enrichment of heavy metals, it is difficult to degrade in the environment. Phytoremediation was developed in recent years for removal of heavy metal pollution in soil in green technology. Hyperaccumulators and phytoremediation of heavy metals has become one of the hot fields of academic research at home and abroad. This article on the current status of research on phytoremediation technology at home and abroad, focusing on China's development in this technology and application of phytoremediation in soil contaminated by heavy metals. Keywords:Heavy metal; Soil pollution; Hyperaccumulator; Phytoremediation technology目录1 绪论 (4)1.1 研究的意义与背景 (4)1.2 中国重金属土壤污染概况 (4)1.3 国内外研究现状 (6)1.3.1 国外研究综述 (6)1.3.2 国内研究综述 (6)2 植物修复技术的类型 (7)2.1 植物提取 (7)2.2 植物固定 (7)2.3 植物挥发 (7)2.4 根际过滤 (8)3 超积累植物 (8)3.1 我国主要的超积累植物种类 (8)3.2超积累植物的制约条件 (9)4 植物修复技术在国内的应用研究 (10)5超积累植物残体的处理 (11)5.1 植物残体的预处理 (11)5.2 植物残体的后续处理 (12)6 结果与讨论 (12)参考文献：......................................... 错误！未定义书签。

不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究

不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究
重金属污染是当前环境问题中的重要一环，对生态系统和人体健康造成了严重的影响。

植物对重金属的积累和耐性研究对于解决重金属污染具有重要意义。

植物在生长的过程中吸收和积累了大量的重金属，包括铅、镉、汞等。

不同生态型植
物对重金属的积累具有显著差异。

一些植物具有较高的重金属积累能力，被称为“超积累”植物。

这些植物通过根系吸收土壤中的重金属，将其转运到地上部分，从而减少了土壤中
重金属的积累。

一些属于秋水仙科植物的属种，如、细辛和杨梅等，能够在高浓度重金属
污染的环境中存活和繁衍，成为重金属修复植物的潜力种类。

研究不同生态型植物对重金属的积累和耐性，对于解决重金属污染问题具有重要意义。

通过研究超积累植物的生长特性和重金属积累机制，可以为开发新型的重金属修复植物提
供参考。

通过研究耐性植物的生长特性和重金属转运机制，可以为筛选和培育重金属耐性
植物提供依据。

通过研究不同生态型植物对重金属的积累和耐性，可以指导植物修复技术
的应用，提高重金属污染土壤的修复效果。

研究不同生态型植物对重金属的积累和耐性对于解决重金属污染问题具有重要意义。

通过深入研究植物的积累和耐性机制，可以为重金属污染土壤的修复提供科学依据，为生
态环境的保护和人类健康的改善做出贡献。

重金属超富集植物特征

重金属超富集植物特征
重金属超富集的植物被称为超富集植物。

这些植物具有特定的特征，使其能够从土壤或水体中富集和积累高浓度的重金属。

以下是一些重金属超富集植物的典型特征：
1.高耐受性：超富集植物通常对重金属具有较高的耐受性。

它们可以在高浓度的重金属环境中生存和生长，而不像其
他植物那样受到严重的毒害。

2.快速生长：一些超富集植物具有较快的生长速度，使它们
能够在相对较短的时间内富集大量的重金属。

3.高生物量：超富集植物通常具有高的生物量，这意味着它
们可以从土壤或水体中吸收和积累更多的重金属。

4.深根系：一些超富集植物具有发达的根系系统，可以在土
壤深处或含重金属较高的土层中吸收和富集重金属。

5.重金属转运机制：超富集植物具有特殊的吸收和转运机制，
使其能够高效地吸收和积累重金属。

这可能包括根壁或细
胞壁的特殊结构，以及活性转运蛋白等。

6.积累器官：超富集植物通常将重金属集中存储在特定的器
官中，如根系、茎和叶片等。

这些器官在植物体内形成重
金属富集的主要部位。

超富集植物对于修复和治理重金属污染的环境具有重要意义。

它们可以用于吸收和富集土壤和水体中的重金属，然后通过采集或收获来移除重金属。

此外，超富集植物还可以在生物矿化、
矿物富集和零废弃物农业等领域中发挥作用。

然而，在使用超富集植物进行重金属修复时，要注意潜在的环境影响和安全问题，并进行合适的监测和管理。