红树植物抗重金属污染研究进展
我国植物对重金属Cd,Cu,Pb,Zn富集的研究报告进展
植物对重金属〔Cd，Cu，Pb，Zn〕富集的研究进展摘要：我国矿产资源丰富，矿区重金属污染十分严重，Pb、Zn、Cu、Cd 四种重金属的污染在我国极其严重。
利用超富集植物修复矿区重金属污染土壤，较传统方法而言是一种可靠经济平安的技术。
综述了Pb、Zn、Cu、Cd 四种重金属超富集植物，分析了可用于的我国重金属富集植物的分布情况和生活环境，为土壤重金属污染的生态恢复提供参考。
关键词：矿区；重金属污染；超富集植物Abstract：Heavy metal pollution especially Pb，Zn，Cu and Cd is very serious in mine area. Technical use ofhyperaccumulators to restore the contaminated mine soil is feasible and reliable pared with traditional methods. Four kindsof heavy metal hyperaccumulators were reviewed，with analysis of their distributions and habitat，which will offer referencefor remediation of heavy metal polluted soil.Key words：mine area；heavy metal pollution；hyperaccumulators1 重金属超富集植物涵义土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点，并通过接触、食物链等途径直接或间接危害人类安康。
据估算，中国每年因重金属污染的粮食达1200 万吨，造成的直接经济损失超过200 亿元。
据环保总局不完全调查，目前中国受污染的耕地约1×107hm2，污水灌溉污染耕地216.7×104hm2，固体废弃物堆存占地和毁田13.3×104hm2，合计约占耕地总面积的1/10 以上。
植物修复土壤重金属污染技术研究进展
植物修复土壤重金属污染技术研究进展作者：高诗倩马广翔马涛黄丽珠邱金伟来源：《科技风》2021年第11期摘要：在工业化迅猛发展的现代，土壤重金属的污染已经对环境和粮食安全构成严重威胁。
现有物理、化学和生物技术可用于修复受金属污染的土壤，其中生物修复中的植物修复被认为是一种经济有效的方法。
植物修复是利用植物对污染物的吸收提取富集转化等一系列的做用降低环境中该污染物的浓度和毒性作用。
这是一项相对较新的技术，被认为是具有成本效益、效率高、新颖、环保和太阳能驱动的技术，公众接受度高。
植物修复是当前研究的热点之一。
例如化学辅助植物提取和微生物辅助植物修复技术也可大规模用于净化受污染的土壤，在基因工程领域还需进一步研究以提高转基因植物的修复能力，并对植物修复技术的机制和有效性加以研究，帮助促进该技术的发展。
关键词：重金属;植物修复;超富集植物;生物可利用度重金属对环境的污染已经成为世界性的严重问题。
人类通过矿石提取、污水排放等途径将这些元素释放到环境中。
随着工业化进程的加快和自然的生物地化循环的干扰，重金属污染问题日益严重。
与有机物不同，重金属基本上是不可降解的，因此会在环境中积累。
重金属元素是单质密度大于4.5g/cm3的一類金属元素的总称[1]。
重金属元素进入土壤后，若含量高于安全标准从而使生态环境恶化的现象就是土壤重金属污染。
由于它们有进入食物链的风险，所以这些重金属在农业土壤和水资源中的积累会对人类健康构成巨大威胁。
现如今有许多物理、化学和生物技术可用于修复受金属污染的土壤。
这些方法具有一定的局限性，例如修复过程中工作量大，且修复成本较高，土质混浊，使得土壤理化性质发生变化，且这个变化是不可逆的。
所以，对于重金属污染土壤的经济有效的修复方式就是植物修复。
植物修复是一种绿色清洁技术，其利用天然或转基因植物从环境中提取有害物质，即重金属，包括放射性核素、杀虫剂，多氯化物、来自环境的联苯和多环芳烃并将最小化转化为安全的化合代谢物，具有费用低、不破坏环境生态等优点。
微塑料对红树林生态系统的影响研究进展
摘要 红树林生态系统是沿海生态系统中独特且重要的环境组成部分。 然而,微塑料作为新型环境污染物通过不同方式进入红树林系
统中,已经成为红树林面临的一项严重挑战。 分析了微塑料对红树林生态系统的影响,总结了红树林生态系统中微塑料分布特征、微塑
料对红树林生态系统的影响、红树林生态系统中微塑料分布影响因素、微塑料在红树林生态系统中的归宿,最后对红树林生态系统中微
林生态系统的寿命[15] 。 孙德尔本斯( Sundarbans) 是世界上
最大的红树林,其水体中微塑料丰度 2. 66× 103 个 / L[16] 。 水
体中的微塑料可能对红树林中的水生生物产生直接影响。
1. 2 沉积物中 微塑料在红树林的沉积物中广泛存在。 它
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安徽农业科学 2024 年
其表面。 通过根系吸收,微塑料可能进入红树林植物的组织
能对红树林植物的生长和生理过程产生负面影响。 微塑料
中。 此外,微塑料颗粒也可以黏附在植物的叶片、枝干和树
颗粒的积聚可能阻塞植物的气孔,影响气体交换和光合作
皮等表面
[4,22]
。 此外,一些动物也可能因为在红树林中寻找
食物时与微塑料接触而受到影响
[17]
(203±25)个 / kg
[18]
。 伊朗的红树林沉降物中共鉴定出 2 657
种不同大小、颜色、形状的塑料颗粒,主要为聚苯乙烯、聚丙
烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯[19] ,这也引发了人们对红树林
生存[33] 。 孙德尔本斯在水、沉积物和鱼体中受到微塑料的
动物构成了更大的风险[16] 。 对湛江红树林沉积物微生物群
在土壤中积聚,并影响土壤微生物的活动和土壤有机质的分
解速率。 这可能导致土壤碳的释放或减少,从而影响红树林
植物积累重金属的机理及其在生态修复中的应用研究
植物积累重金属的机理及其在生态修复中的应用研究植物被广泛地应用在很多领域里，例如农业、林业以及生态修复等等。
其中，植物在生态修复中的应用越来越受到重视，其原因就在于它具备了重金属积累的能力。
重金属通常都对生物体有着不同程度的危害，而植物可以通过吸收、转运、积累这些重金属，来清除污染区域的土壤和水源，从而发挥生态修复的作用。
本文将分析植物积累重金属的机理，进而探讨它在生态修复中的应用研究。
一、植物积累重金属的机理植物积累重金属的机理是一个复杂的过程，其中不同的植物、不同的重金属，以及不同的环境条件，都会对这一过程产生影响。
现在已经有许多研究人员在进行该领域的研究，随着科技的不断进步，这一机理也越来越被全面深入地研究。
1、植物吸收重金属的方式植物吸收重金属主要通过以下三种方式：（1）根吸收法：这种方式是通过植物根部所分泌的根系分泌液吸收重金属。
这种方法的吸收速度相对较慢，但是它却是植物吸收重金属的主要方式。
（2）叶吸收法：这种方式是通过植物的叶子表面的气孔吸收重金属的。
这种方式的吸收速度比根吸收法快，但是它只能吸收少量的重金属。
（3）气态吸收法：这种方式是通过植物的叶子表面吸收空气中的重金属污染物质。
这种方式的吸收速度极快，但是其局限性比较大，只适用于一些特殊的植物。
2、植物转运重金属的方式植物转运重金属主要通过以下两种方式：（1）整株转运法：这种方式是植物将吸收的重金属通过根系运输到植物的上部部分，进而通过植物体内的循环系统分配到不同的器官中。
（2）分散转运法：这种方式是植物在吸收完重金属后，通过分泌物和蛋白质等有机物质来转运重金属，这样可以让吸收的重金属更分散而少积累在某一器官中。
3、植物积累重金属的机理植物积累重金属主要通过以下机理：（1）配位机理：通过植物体内的某些有机物质与重金属离子结合而形成一些细胞壁或细胞的内部复合物，从而达到重金属的积累和固定的作用。
（2）化学沉淀和共析机理：通过植物体内的矿物质和有机物质以及重金属离子的结合，而形成一些沉淀和共析的复合物，进而实现重金属的积累。
植物对重金属污染的吸收和富集机制研究
植物对重金属污染的吸收和富集机制研究植物是我们生态系统中的主要组成部分，它们不仅可以提供氧气和食物，还能够吸收和分解环境中的有害物质。
然而，随着人类活动的增加，重金属污染成为了一个严重的环境问题。
这些重金属会富集在土壤和水体中，并进入到植物体内，对植物生长和生理功能产生负面影响。
因此，研究植物对重金属污染的吸收和富集机制对于环境保护和生态修复具有重要意义。
1. 重金属污染的来源和影响重金属污染是指人类活动中产生的一类有毒有害物质，如铅、汞、镉等，它们会进入大气、土壤和水体中，引起严重的环境问题。
重金属对于植物的生理和生态功能具有毒害作用，如抑制植物的光合作用、干扰植物的营养吸收等，导致植物生长受限甚至死亡。
2. 植物对重金属的吸收植物对重金属的吸收主要通过根系进行。
根系的根尖、毛根和根冠等部分是植物吸收重金属的主要部位。
吸附在根表面的重金属离子经过细胞壁的渗透作用进入到细胞内部，并通过细胞间隙、根轴和根的细胞壁等路径向上运输。
植物吸收重金属的能力与其根系特征、根系分泌物、根毛密度等因素密切相关。
3. 植物对重金属的富集植物对重金属的富集是指植物体内的重金属含量高于周围环境的现象。
植物对重金属的富集能力因植物的生理和营养需求而异。
一些植物可以积累大量的重金属，被称为“超富集植物”；而一些植物则对重金属较为敏感，无法有效地富集重金属。
4. 植物对重金属的转运和转化植物通过根系吸收的重金属大多数会转运到地上部分，如叶片、茎和果实等。
在各个植物器官中，重金属可以以游离态、配合物态和结合态存在。
植物可以通过调节根系和地上部分之间的重金属转运，实现对重金属的分配和转化。
此外，一些植物还能够通过内部化学反应将重金属转化为无毒或相对无毒的形态，以减轻其对植物的毒性影响。
5. 植物对重金属的耐受和解毒重金属对植物的毒性作用主要表现为抑制植物的生长和生理功能。
为了应对重金属的毒害，植物会产生一系列的耐受和解毒机制。
植物耐受和解除重金属毒性研究进展
1.2细胞壁和根系分泌物
细胞壁像一吸附过滤器可结合一定数量的重金属。Bringezu等报道耐性植物（Silene vulgaris）可在表皮细胞壁中积累一系列重金属，这些重金属或是结合在蛋白质上，或是以硅酸盐的形式存在[18]。在虎杖（Polygonum Cuspidatum）中，约90% Cu, Zn, Cd存在于根细胞壁中[19]；禾秆蹄盖蕨（Athyrium yokoscense）根细胞中，约70%~90%的Cu, Zn, Cd在细胞壁中[20]。在啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）细胞壁中，Hg2+主要通过SH组结合在细胞壁上[21]。Ana等研究表明Zn主要存在于根组织的胞间隙和细胞壁中[9]。
红树白骨壤幼苗对水中重金属的吸附性能研究
红树白骨壤幼苗对水中重金属的吸附性能研究王一兵;柯珂;陈奕君;张荣灿;雷富【摘要】Objective]The absorption capabilities of Cu,Pb,Zn and Cd by Avicennia marina seedling were investigated to reduce the severe pollution in the offshore marine areas of Guangxi.[Methods]The Avicennia marina seedlings were obtained from the hypocotyls planted in sands with hoagland’s fluid,and then were cultured in hoagland’s fluid with dif-ferent concentrations of heavy metals.After 35 day’s cultivation,the contents of heavy met-als in Avicennia marina seedlings were determined by microwave digestion and atomic ab-sorption spectrometry.[Results]The increase of heavy metals concentration in the culture fluids led to the increase of heavy metals in the seedlings.The highest amount of heavy met-al is 980.78 μg/g of Cu,1623.03 μg/g of Pb,446.21 μg/g of Zn and 69.41 μg/g of Cd,re-spectively.The amounts of heavy metals in different part of seedlings is root > stem >leaf.This result meant that the heavy metal contents mainly were accumulated in root.The transport capability for different kind of heavy metals in the root and stem of seedlings were different.The transportation from easy to diffi-cult in seedling is Zn> Cu> Cd> Pb.[Conclu-sion]The Avicennia marina seedlings showed good absorption capabilities to 4 kinds of heavy metals in aqueoussolution,especially to Pb and Cu.The Avicennia marina is a pro-spective plant for restoring the heavy metal pollution in estuary and offshore marine areas.%【目的】针对广西近岸海域重金属污染越来越严重的问题，研究红树白骨壤幼苗对水中重金属（Cu，Pb， Zn，Cd）的吸附去除性能。
红树林湿地沉积物有效态Zn、As、Cd、Pb的分布特征及相关性分析
红树林湿地沉积物有效态Zn、As、Cd、Pb的分布特征及相关性分析王军广;王鹏;赵志忠;季一诺;吴丹;邱彭华【摘要】The sediments in mangrove wetland in northern Hainan island were sampled and tested to investigate the content of availableCd ,Zn ,As ,Pb in study area and their distribution characteristics .The results showed that the average contents of the available Zn ,As ,Cd ,Pb were 9 .18 ,1 .63 ,0 .19 ,2 .48 mg/kg ,the biological validity coefficients were 19 .49% ,18 .65% ,21 .11% ,17 .29% ,indicated that the bio availability of Zn ,As ,Cd and Pb in sediments was rela-tively strong ,they could be easily absorbed by mangrove plants ,reflected the high pollution risk of study area by Zn , As ,Cd and Pb .The deeper the sediments ,the less contents of available As ,Cd and Pb .There were significant differ-ences in the biologicalvalidity coefficients of heavy metals in different sediments .The physical and chemical properties of sediments had different influence on the contents of the available As ,Cd ,Zn ,while they had no obvious effect on the available Pb .The contents of available Cd and Pb were significantly correlated with their total amount ,and the availa-ble Cd and Pb had a certain similarity with their total amount in the spatial distribution .The total amount of Cd and Pb was the dominant factor of the available Cd and Pb .%通过对海南北部红树林湿地沉积物样品进行采集和室内测试分析,得到研究区沉积物有效态Zn、As、Cd、Pb的含量及分布特征.研究结果表明,研究区有效态Zn、As、Cd、Pb平均质量浓度分别为9.18、1.63、0.19、2.48 mg/kg,生物有效性系数分别达19.49%、18.65%、21.11%、17.29%,表明研究区沉积物中Zn、As、Cd、Pb的生物有效性均较强,易于被红树植物吸收,同时也反映出研究区沉积物受Zn、As、Cd、Pb的污染风险较大;有效态As、Cd、Pb含量随沉积物剖面深度增加呈逐渐减少趋势,不同沉积物剖面沉积物重金属生物有效性系数变化存有差异;沉积物理化性质对有效态As、Cd、Zn含量有不同程度的影响,对有效态Pb无明显影响;有效态Cd、Pb含量与Cd、Pb总量显著相关,说明Cd、Pb的有效态含量与总量在空间分布上具有一定的相似性,Cd、Pb总量是有效态Cd、Pb 的主控因子.【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2017(039)012【总页数】5页(P1289-1293)【关键词】红树林湿地沉积物;有效态;生物有效性;相关性分析;分布特征【作者】王军广;王鹏;赵志忠;季一诺;吴丹;邱彭华【作者单位】海南师范大学地理与环境科学学院 ,海南海口 571158;海南省地质调查院 ,海南海口 570206;海南师范大学地理与环境科学学院 ,海南海口 571158;海南师范大学地理与环境科学学院 ,海南海口 571158;海南师范大学地理与环境科学学院 ,海南海口 571158;海南师范大学地理与环境科学学院 ,海南海口 571158【正文语种】中文红树林湿地处于海陆交汇的潮间带生态脆弱带或生态敏感区，其生态环境受控于陆地和海洋的双重影响[1-3]。
海上森林——红树林
海上森林——红树林世上植物，一般是籽生，然而红树林却是“胎生”。
“海上森林”红森林位于北海合浦县山口镇英罗湾红树林自然保护区，面积达260公顷，是中国大陆海岸发育较好、保存较完整的天然红树林分布区，具有很高的科研和观赏价值，不久前已被联合国教科文组织正式批准为世界生物圈保护区网络成员。
红树林树冠茂密，木古茎苍，根系发达，盘根交错，嶙峋如蛟。
红树林是海南省重要的海洋生物资源，享有“海底绿色森林”之称。
以红树林有机质作起点的生物链循环非常丰富，即：红树林吸取海底土壤的养料，使自己生长，而它的残枝落叶（每公顷有9吨—13吨的落叶物）又是鱼、虾、蟹、贝、螺的丰盛食物，雁、鹤、天鹅等鸟类又以鱼虾等海洋动物为食，微生物再将鱼虾等动物尸体、鸟粪和一部分枯朽落叶进行分解，把物质还原于海底土壤中。
这种物质和能量的交换，呈现着红树林生态系统的动态平衡。
因此，在海南岛的红树林中，已记录到的鸟类144种，（占全岛344种鸟类的40％以上），昆虫100多种，水生动物100多种，平均每亩每年可产鱼虾蟹贝螺等海产品50多公斤。
因此，海南自古就有“万亩红树林养万人”的说法，经济价值很高。
此外，红树林是一道海上绿色长城，能抵御风浪的侵袭，护卫着海岸和堤防，使沿海的农田和村庄避免和减少损失，被誉为“海岸卫士”。
红树林发达的根系，能紧紧抓住泥土，随着红树林的生长、发展和扩大，可以增加陆地面积，被称为“造陆先锋”。
认识红树林1、認識紅樹林：『生長於熱帶或亞熱帶海岸最高潮線以下及平均高潮線以上間之喬木或灌木，稱為紅樹林』，這是紅樹林狹義的定義，紅樹林是很有趣的植物，例如它有胎生、呼吸根、支撐根等特殊演化，紅樹林而且有它一定的作用，可以維持濱海濕地的豐富生態，還有防風、抗海潮侵蝕等功用。
至於紅樹林的中名是從何而來？答案是可以從其樹皮中提煉紅色染料，所以稱之為「紅樹」，遺憾的是叫「紅樹」的紅茄苳和細蕊紅樹已經不存在了。
2、高雄的紅樹林：台灣原有細蕊紅樹、紅茄苳、水筆仔、五梨跤、海茄苳、欖李，現在只剩下後四種紅樹林，全省西部以往很容易就看得到，高雄港區更是細蕊紅樹和紅茄苳的天堂，今天已列入滅絕名單。
红树植物对海水污染的净化探究
红树植物对海水污染的净化探究作者：廖洋邓淇丹陈靖文海韵来源：《学苑创造·C版》2021年第11期近年來，随着沿海地区工业化发展加快，工业污染物排放入海洋的情况日益加剧。
重金属元素是近海海域的主要污染物之一。
生长在沿海地区的红树植物，因其特殊的自然地理分布和生长环境，能吸收、富集土壤和水体中的重金属，具有很强的净化功能。
我们决定探究红树植物对海水中重金属如铜、铅元素污染的净化作用，希望以此呼吁人们保护红树林以及海洋生态环境。
实验周期为五个月，主要有以下步骤：①选取红树植物（秋茄和红海榄）;②移植红树植物;③配制培养液（人工海水、以硫酸铜和乙酸铅来配制的重金属溶液）;④观察记录红树植物的生长状况;⑤采集样本（叶片、植株根茎、水、土壤）;⑥测定数据（在实验室中对样本进行分取、研磨、过筛、烘干、称重、消解等处理后，测定样本中的铅含量和铜含量）;⑦记录和分析数据。
实验显示，红树植物对水体中的重金属元素有一定的富集能力和耐受力;红树植物各器官积累、净化重金属的能力不同;同种红树植物对不同的重金属净化能力存在差异。
结论：红树植物能通过自身机制将重金属污染物吸附后沉积在体内，以此净化被污染的海水，在治理水体污染方面具有一定的生态价值。
本项目也存在不足，比如本项目是简易的沙培实验，不能反映红树植物在自然环境下的真实生长状态，有一定局限性;实验周期较短，只有五个多月，对于红树植物的生长来说，还不足以充分说明其各器官对铜、铅的富集和耐受程度。
本项目全程得到广西红树林研究中心的支持和指导。
探究心得之廖洋我作为这一次科技研究小组的组长，一直很担忧因不懂融入团队而不能尽到组长的职责。
但在研究过程中，我和组员们不断接触，互相了解，为完成好研究这一目标一起努力，最终成了朋友。
我因此收获了新的友谊，也更敢于大胆与他人交流沟通。
实验过程中，也会发生出现失误的小插曲，比如我们因仪器显示数据出错而称量错误2号箱的乙酸铅加入量。
热带及亚热带滨海湿地—红树林生态系统
群落结构位置
灌木/乔木 灌木 乔木 灌木 乔木 乔木
灌木/乔木 乔木
类别
真红树
1 假茉莉 2 黄槿 3 卤蕨
Clerodendrum inerme Hibiscus tiliaceus Acrostichum aureum
灌木 乔木 蕨类植物
假红树
1 露兜树 2 芦苇 3 莎草
Pandanus tectorius Phragmites australis Cyperus *
The Tropical and Sub-tropical Coastal Wetland -Mangroves Ecosystem
主要内容
CONTENT
1. 红树林生态系统简介
Part 1. Brief Introduction of Mangrove Ecosystem
2. 红树林生态系统中的植物群落
Typical Mangrove Sites Our Research Group Visited
1.1 什么是红树林（生态系统）
What is Mangrove (Ecosystem)
问题一 什么是红树林？
红树林是生长在热带亚热带海岸及河口潮间带， 受周期性海水浸淹的木本植物的总称。
红树林生态系统是世界上最富多样性、生产力最 高的海洋生态系统之一。
3. 拉姆萨尔湿地公约和世界自然基金会保护的红树林——香港米浦红树林
Mai Po Mangrvoe, Hong Kong, which is listed as Reserve by Ramsar Convertion and WWF
米浦红树林是香港面积最大、植物种类最为 齐全的红树林。主要树种有秋茄、桐花、木 榄、白骨壤、老鼠簕、海漆。底泥为泥滩。
木本植物修复土壤重金属污染的研究进展
木本植物修复土壤重金属污染的研究进展随着工业化的快速发展和人类活动的增加，土壤重金属污染问题日益严重。
重金属污染对土壤环境和生物活动造成了严重的影响，需要采取有效的修复方法来减轻其影响。
木本植物修复土壤重金属污染是一种经济有效且环境友好的方法。
本文将介绍木本植物修复土壤重金属污染的研究进展。
木本植物具有较强的耐受性，可以在重金属污染的土壤中生长和存活。
研究表明，一些木本植物如柳树、杨树、榆树等对铅、镉、铬等重金属具有较好的耐受性。
这些植物能够通过根系吸收和转运重金属离子，将其富集在根部并转移到地上部分，降低土壤中重金属的含量。
木本植物修复土壤重金属污染的机制主要包括吸收和富集、化学还原、酸碱调节等。
木本植物的根系具有较强的吸附能力，能够吸附土壤中的重金属离子。
植物的根系还能通过分泌有机物质来促进土壤中重金属的化学还原，从而降低其毒性。
木本植物的根系还能调节土壤的酸碱度，改善土壤的环境条件，促进重金属的转化和迁移。
木本植物修复土壤重金属污染需要考虑到植物的选择、种植技术、土壤条件等因素。
合理选择木本植物种类是修复成功的关键。
一些快速生长且具有较强耐受性的植物如柳树和杨树被广泛应用于修复重金属污染土壤。
种植技术包括土壤改良、施肥、灌溉等，可以提高木本植物的生存和生长条件。
土壤pH值、有机质含量等也对木本植物修复效果产生重要影响。
木本植物修复土壤重金属污染是一种可行的方法。
通过吸收、富集和转运重金属离子、化学还原、酸碱调节等机制，木本植物能够有效修复土壤重金属污染。
木本植物修复还存在一些问题，如修复时间较长、修复效果受土壤环境的限制等。
未来的研究需要进一步深入探讨，以提高木本植物修复土壤重金属污染的效果。
红树林重金属污染的研究进展
红树林重金属污染的研究进展摘要：红树林湿地，因其固有的一些特性，能够净化来自潮汐、河水、地表径流所携带的重金属污染物。
近年来红树林湿地重金属污染问题已引起了国内外学者们的极大关注,并对此进行了大量的研究。
本文重点对红树林沉积物中的重金属的分布，迁移与释放以及其对红金属污染的净化机制进行了综述；此外还对不同的重金属污染进行评价方面的研究进展进行了归纳介绍。
最后,对今后红树林的研究趋势提出了一些看法。
关键词：红树林沉积物；重金属；分布；净化机制；污染评价随着人口膨胀、城市化和工业化的急速发展，再加上飞速发展的海洋船泊运输业、农业和渔业等人为活动的影响，大量的污染物被排放到江河湖海中，这样就会给环境带来沉重的生态恢复的压力［1］。
尤其是重金属污染物，因不能被生物降解、残留时间长，而且通过食物链富集等特性，受到我们越来越多的关注。
如何处理受重金属污染的水体和土壤日益受到环境和生态学家们的重视。
传统的重金属处理方法,如物理、化学方法，都存在价格昂贵、易造成二次污染等缺陷。
由于植物除重金属具有成本低、易操作、无副作用等特点，得到迅猛发展，而其中最为重要的便是湿地中生长的红树林植物群落了。
红树林湿地是分布于热带、亚热带海湾、河口潮间带重要的植被类型，对维护海湾河口地区的生态平衡起这重要的作用。
现在将红树林湿地作为废物，污水处理厂已引起关注［2］。
1 在红树林沉积物中重金属分布特征的研究1.1 在红树林沉积物中重金属分布和迁移近些年来，随着环境污染的加剧和各国对红树林湿地保护的重视，有关红树林湿地沉积物中重金属污染物的富集及其与沉积物理化性状关系的研究得到了较多的开展. 从近年来国内外一些红树林湿地沉积物中几种主要重金属含量的测定结果，可以看出，红树林沉积物重金属含量大体上表现为：Mn> Zn> Cu、Pb> Ni> Cd［3］。
植物吸收重金属取决于环境中重金属的种类、数量以及植物的种类和特性。
广西山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况及潜在生态风险评价
广西山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况及潜在生态风险评价广西山口红树林生态自然保护区位于广西壮族自治区东南沿海，是中国唯一保护完好的红树林湿地自然保护区。
红树林作为珊瑚礁和海草床之后第三大海洋生态系统，是海洋生物的重要栖息地和繁殖场所。
随着经济的快速发展和人类活动的增多，该地区的海域沉积物重金属污染问题日益突出，给生态系统带来了潜在的生态风险。
一、海域沉积物重金属污染状况目前，广西山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况主要表现在以下几个方面：1. 铅污染铅是一种常见的重金属污染物，主要来源于工业废水、汽车尾气和农药残留等。
在山口红树林生态自然保护区海域，由于附近的工业区和城镇的存在，大量的铅污染物通过河流和海洋流入到红树林区域，导致沉积物中铅含量呈上升趋势。
2. 汞污染汞是一种极具毒性的重金属物质，对生物体具有严重的损害作用。
在山口红树林生态自然保护区海域，汞污染主要来自于化工厂的废水排放和煤燃烧产生的大气沉降。
研究表明，该地区的沉积物中汞含量已经超过了环境容许标准。
1. 对红树林生物的影响红树林是一种特殊的植被，对水质的要求相对较高。
重金属污染会影响红树林植物的生长和发育，导致植被凋零和死亡，影响整个生态系统的稳定性。
2. 对水生生物的影响红树林区域是众多水生生物的栖息地和繁殖场所，重金属污染会影响水生生物的生长和繁殖，导致生物多样性的丧失和生态系统的衰退。
3. 对人类健康的影响重金属污染会通过食物链传递到人类体内，对人体健康造成危害。
特别是那些经常食用该地区海产品的居民，更容易受到重金属的侵害。
山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染已经达到了严重程度，给生态系统和人类健康带来了潜在的风险。
为了保护红树林生态环境，应加强监测和管理，减少重金属排放，修复受污染的海域，并加强公众的环境保护意识，共同保护好这片珍贵的海洋生态资源。
植物对重金属污染的抗性机制
植物对重金属污染的抗性机制在现代社会的发展过程中，各种工业活动所产生的废弃物和污染物成为了严重的环境问题。
其中，重金属污染是一个十分严重和普遍存在的问题。
重金属的积累和残留不仅对环境造成了严重的破坏，还对人类的健康产生了潜在的威胁。
然而，植物作为生态系统中的重要组成部分，却拥有一些抗性机制，可以有效地减轻重金属污染对生态系统的伤害。
本文将探讨植物对重金属污染的抗性机制。
1. 离子渗透调节植物细胞膜上的渗透调节能力是植物抗性机制中的关键因素之一。
重金属进入植物细胞后，会干扰细胞内的离子平衡，导致渗透压失控。
植物通过调节离子通道的活性和表达来维持渗透压的稳定。
同时，植物还能通过增加细胞膜透性来加速重金属的排出，从而减少其在植物体内的积累。
2. 螯合剂产生植物可以通过分泌特定的螯合剂来与重金属形成络合物，从而减少重金属对植物细胞的毒害。
这些螯合剂能够与重金属形成稳定的络合物，使其变得不可溶解或不可吸收。
植物可以通过调节这些螯合物的合成和分泌，来降低重金属的毒害程度。
3. 激活代谢通路植物在受到重金属污染时，可以通过激活一系列代谢通路来应对。
这些通路包括抗氧化系统、硫代谢通路和脯氨酸代谢通路等。
它们都能增强植物对重金属的抵抗力，通过清除有害物质和增加营养物质的供应，来保护植物细胞的正常功能。
4. 根际菌群共生植物与根际菌群之间的共生关系对植物的重金属抵抗力有着重要影响。
一些根际菌群具有降解和吸收重金属的能力，它们能够与植物根系共生，帮助植物减少重金属的吸收和积累。
同时，这些根际菌群还能通过产生一些生长激素和防御酶等物质，来增强植物的抗性。
5. 基因调控重金属对植物的毒害作用可以引发一系列基因的表达变化，进而产生一些特定的蛋白质和代谢产物。
这些特定的蛋白质和代谢产物可以帮助植物增强对重金属的抗性。
植物可以通过基因表达的调控来适应重金属污染的环境。
综上所述，植物在面对重金属污染时拥有各种抗性机制。
这些机制包括离子渗透调节、螯合剂产生、激活代谢通路、根际菌群共生和基因调控等。
红树林对水体净化作用研究报告进完整版
学年论文<设计）<本科）学院生命科学学院专业生物科学年级 2007级四班姓名李懿哲论文题目红树林对水体净化作用研究进展指导教师卢东升职称教授成绩2018年5月20日目录摘要 (1)关键词 (1)Ab s t ract (1)KeyWords (1)0引言 (1)1对悬浮物的沉降作用 (1)2对水体中有机物的降解 (2)3对水体中重金属的富集 (3)4对水体中营养盐的去除 (3)5红树林进化水体研究的评价和展望 (3)参考文献 (4)红树林对水体净化作用研究进展学生姓名：李懿哲学号：20075070252生命科学学院生物科学指导老师：卢东升职称：教授摘要：红树是一类生长在热带及亚热带海岸潮间带的湿地植物，具有净化水体的功能。
近年来红树林净化水体方面的研究有不少进展，主要包括促进水体中悬浮物的沉降，利用其丰富的底栖生物对有机物的吸附和降解，以及其植株和底泥对重金属和营养盐的富集和吸收。
但是红树林的净化容量是有限的，超负荷的污水排放会导致明显的或潜在的生态风险。
在实际应用中，只有在充分的监控和限制条件下，才可有限地将红树林作为生活污水的排放地。
该研究的发展方向主要有污染物迁移转化过程中各种因素的相互作用、红树林对环境的综合改善能力以及实际应用中对生态风险的量化分析和检测等方面。
关键词：红树林；水体净化；悬浮物；有机物；降解；重金属；营养盐Abstract:Mangroves,the characteristic 。
iittoral wetland plant formations of tropical and subtropical sheltered coastlines,have the purification effects on water column.Research on the purification effects of mangroves has developed rapidly in recent years,including enhancing the deposition of suspended solids,degrading organics by its abundant benthos,enriching heavy metals and absording nutrients by their plants and sedment.But overload effluent of sewage will induce obvious or potential ecological hazards due to the limit of purifying capacity.A conclusion has been drawn that the mangrove forests are not suitable to be utilized as sewage treatment pool unless sufficient observation and some other measurements are adopted.The development trends of this field include some aspects such as the interactions among factors in transferring and transforming process of pollutants,improving ability of mangrove to the environment and quantity analysis and monitoring to ecological hazards in the application of this purification technique. Keyword:mang roveforest。
植物对重金属锌耐性机理的研究进展
植物对重金属锌耐性机理的研究进展西北植物,2010,30(3):0633—0644ActaBot.Borea1.-Occident.Sin.文章编号:1000—4025(2010)03—0633—12植物对重金属锌耐性机理的研究进展龚红梅,沈野(河南理工大学资源与环境学院,河南焦作454000)摘要:zn是植物必需的营养元素,同时也是一种常见的有毒重金属元素.由于长期的环境选择和适应进化,植物相应对Zn产生了耐性,可减轻或避免Zn的毒害.植物对锌耐性机制有:菌根和细胞膜对Zn吸收的阻止和控制,其中控制Zn的细胞膜跨膜转运器主要有(ZIP)类,阳离子扩散促进器(CDF)类和B-typeATPase(HMA)类;金属硫蛋白(MTs),植物螫合素(PCs)和有机酸等Zn螯合物质的体内螫合解毒;体内区室化分隔以及通过抗氧化系统和渗透调节物质的代谢调节等.本文从生理和分子水平上综述了植物对Zn耐性机理的研究进展,并在此基础上提出目前存在的问题和今后研究的重点领域,为该领域的相关研究提供资料和借鉴.关键词:锌;耐性;膜转运器;螯合物质;区室化;抗氧化系统;渗透调节物质中图分类号:Q945.78文献标识码:A ResearchProgressinMechanismsofPlantTolerancetoZincGONGHong—mei,SHENY e(InstituteofResourcesandEnvironment,HenanPolytechnicUniversity.Jiaozuo,He'nan45 4000,China)Abstract:Zinc(Zn)isnotonlyanessentia1elementforplantgrowth,butalsoapoisonousheav ymetalele—ment.PlanthasdevelopedsomefunctionsforZntolerance.Mycorrhizaeandcellularmembra nesarekeyfactorsthatregulateZnuptake.Thetrans—membranetransportershavebeenfullyresearched.SuchastheZIP(ZATIRTrelatedproteins)family,CDF(Cationdiffusionfacilitator)familyandB—typeATPase(HeavymetalATPase,HMA).TheprimarychelatorsofZninplantsaremetallothioneins(MT s),phytoch—elatins(PCs)andorganicacids.Theyalleviatethetoxityofzincinplantsbychelation.Intracell ularseques～trationandmetabolicregulationbystimulatingantioxidantsystemsandosmoticadjustmentt ominimizethedamagefromexposuretozincstress.Thearticlereviewsrecentadvancesinunderstandingthe mechanisms ofzinctoleranceinhigherplantsatthephysiologicalandmolecularleve1.Existingproblemsa ndmajortop—iCSoffutureresearchwerealsodiscussed.Keywords:zinc;tolerance;transporters;chelators;sequestration;antioxidantsystems;osm oticadjustment随着锌肥在农业中广泛使用,铅锌矿的开发和工业废水的排放量增加,锌元素及其化合物大量进入环境.迄今锌也成为导致环境污染的重金属元素,严重影响着陆地和水体环境],并通过食物链的生物放大作用威胁到人类健康.目前,重金属锌污染治理已成为国际科学界研究的热点问题E2,a].目前,借助植物富集作用的治理技术得到广泛推崇,并取得了相当的进展,主要是发现了一批具有重金属耐性和超富集能力的植物,如大量十字花科植物对锌的超富集等.如何深入理解这些植物对Zn的耐性及超富集能力,明确植物抗Zn的生理和分子机理,为进一步寻找其它超富集植物提供依据,也收稿日期:2009—09—24;修改稿收到日期:2010-03—05基金项目:河南理工大学博士基金(B2006—8);河南省科技计划项目(O823()()43O35O)作者简介:龚红梅(1972),女(汉族),博士,讲师,主要从事植物逆境生物学研究.E—mail:*********************.cn634西北植物为通过基因工程技术获得超富集植物提供基础,进而使得植物修复(Phytoremediation)这一经济有效的方式清除土壤重金属污染成为可能.近年来,有关植物重金属Zn耐性机理的研究已取得了一定进展,研究发现,一些长期生活在Zn抖污染环境中的植物逐渐适应进化出一系列忍耐和抵抗重金属毒害的生理机制,包括重金属元素的控制吸收,体内螯合固定,细胞内分隔,生化忍耐策略等.尤其是随着分子生物学技术在生态学中的应用,控制这些过程的分子机理逐渐被揭示出来.目前,植物对锌的生理忍耐机制及分子控制机理方面鲜见全面的报道.因而对这一工作进行系统的总结,对中国重金属污染治理的研究和实践均具有比较重要的意义.本文主要从生理和分子水平上对植物Zn耐性机理的几个方面进行综述,并对该领域今后研究工作的重点进行了展望.1Zn+的吸收控制机理植物根系吸收和控制重金属进入植物体内的机制多种多样.其中,菌根和细胞膜是植物吸收和控制重金属的主要生理单元.1.1菌根对Zn的吸收控制机理菌根(Mycorrhizae)是土壤真菌与植物营养根结合形成的一种互惠互利的共生体,广泛存在于自然界中.自从Bradley等]1981年首次报道石楠菌根降低植物对过量重金属Zn计的吸收以来,人们对菌根与重金属关系的研究产生了浓厚的兴趣.关于菌根能增加植物对过量Zn计抗性的报道较多. 如Zhu等Ⅲ和Li等口的盆栽实验证实,内生菌根接种后可明显降低白三叶草(TrifoliumrepensI.)和红三叶草(TrifoliumpratenseL.)对Zn抖污染土壤中过量Zn抖的吸收,从而在一定程度上提高了三叶草对锌污染的抗性.Chen等[8的研究也发现, 丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizae,AM)具有减免宿主植物过量吸收重金属Zn的功能.菌根对寄主植物Zn耐性的提高有如下几种主要生理机制.1.1.1真菌菌丝的吸附作用外生菌根真菌接种于寄主植物,在植物根部形成一个菌套,并向根际延伸出大量的菌丝.这些菌丝的表面可能成为金属在根外聚集的主要场所.Denny和Wilkins的研究结果表明,菌根所吸收的Zn大部分分布于菌根的真菌层和表生菌丝体内,表生菌丝富集的zn"浓度比菌套菌丝高4倍.Colpaert等发现,菌根真菌阻止Zn.进入寄主植物的能力与菌根外延菌丝的数量和密度有很大的相关性,并认为外延菌丝越密集,单个菌丝体所接触的重金属浓度越少,菌丝吸收重金属的能力也就越强.根外菌丝对重金属有较强的吸持能力,Galli等口指出,菌丝体细胞壁中的几丁质,黑色素,纤维素及其纤维素衍生物等能够束缚重金属.Ashford口幻提出细胞壁中的蛋白或多肽可以吸收重金属,降低其进人植物体内的数量.菌根外延菌丝能够有效地固定重金属,需取决于菌丝的吸收能力和金属在根际的有效性.只有当前者的影响强于后者时,菌根菌丝才能发挥增强寄主植物抗重金属胁迫的作用.内生菌根一AM真菌通过菌丝对重金属产生"过滤"作用,抑制重金属Zn从植物根向地上转运n.陈保冬等[1通过玻璃珠分室培养系统的研究发现,AM真菌菌丝体对Zn抖具有很强的生物吸附潜力.另有研究表明,AM真菌中具有半胱氨酸配位体,从而对过量的Zn抖起螯合作用引.1.1.2菌根分泌物的调节和螯合作用外生菌根能分泌大量的黏液,其中含有有机酸,蛋白质,氨基酸和糖类等.当重金属过量时,菌根分泌的黏液能与重金属结合,从而减弱重金属的毒性,并阻止其向根部运输.Denny等n和黄艺等在研究外生菌根中发现,菌丝分泌物能积累大量的重金属Zn抖. Denny等llg指出,重金属Zn不是被积累在真菌细胞质中,而是积累在真菌细胞壁或菌丝分泌物上. 当土壤中的重金属Zn达到毒害水平时,真菌细胞壁分泌的黏液和真菌组织中的聚磷酸,有机酸等均能结合过量的重金属元素]或是外生菌丝分泌的多糖物质的结合作用使其毒性降低口.Denny等口胡研究也显示,菌根对Zn抖的抗性与菌根真菌黏液的分泌有关.而这个联系只和疏松结合态的黏液有关,而与紧密结合态的黏液关系不大.Paul等H鲴认为,外生菌根真菌(Pisolithustinctorius)对重金属的抗性机理是菌丝外细胞分泌物的作用,并通过能量分散x光光谱分析发现多磷酸盐结合了大量的Zn.I.1.3调节Zn在植物体内的分布Hartley- Whitaker等_2..发现,接种菌根真菌卷边桩菇( Paxillusinvolutus)和斑驳牛肝菌(Suillusvarie—gates)能够减少金属Zn进入寄主植物长白松(Pinussylvestris)的量,因为其能调节Zn.在植物体内的分布,使Zn积累在根部.黄艺等[2妇研究结果也表明,接种外生菌根(Suillusbovinus)植物3期龚红梅,等:植物对重金属锌耐性机理的研究进展欧洲赤松(Pinussylvestris)苗中的重金属Zn抖大部分分布在根部,有效减少Zn对植株地上部的伤害,从而增加了植物对过量重金属Zn抖的抗性,减少其生理毒害.1.1.4调控宿主植物的生理过程AM真菌对重金属Zn的间接作用主要是通过影响宿主植物矿质营养状况来实现的,其中的生理生化机制研究较为深入.土壤中的Zn可以与HPo,HPO一发生反应而使土壤溶液中磷酸根的活度降低,造成植物吸P困难,而AM真菌的主要功能之一就是改善宿主的矿质营养状况,尤其是P素营养.申鸿等通过3个土壤锌水平上的盆栽试验研究了丛枝菌根真菌对锌污染玉米苗期生长的影响,结果表明,锌污染土壤中菌根共生体的建立明显地改善了玉米植株对磷素的吸收和运输状况,有助于植株在重金属污染逆境中的生长[2.在中等Zn污染条件下,菌根抑制Zn.从根向地上部的转运,其机制包括改善植物P营养和提高植物对重金属Zn.的耐性[1. Adriaensen等_2最新研究发现,欧洲赤松幼苗接种耐受性的外生菌根真菌褐环乳牛肝菌(Suilluslute—US)后在锌胁迫下植株生长良好;而未接种真菌植物或接种敏感性真菌提取物的植物中,受锌胁迫时,植物的生长及对N,P,Mg和Fe的同化明显受抑制.此外,菌根真菌还能缓解Zn...胁迫下植物光合色素含量的降低和PS1I电子传递速率的减少,并减少了宿主植物的呼吸耗能,增加植物抵抗环境胁迫的能力,从而减轻Zn毒害.由此可见,适应重金属胁迫的菌根真菌能通过对寄主植物生理代谢的调控来实现重金属的解毒机制.1.1.5菌根植物吸收和转运Zn的分子机制目前,控制菌根重金属Zn耐性的分子机理并不清楚,相关研究也较少.AM真菌能调节宿主某些重金属吸收和转运基因的表达,分子水平的研究也已经起步.如在紫花苜蓿(Medicagotruncatula)质膜上分离到Zn抖转运子,不仅受到土壤中Zn肥的增量调节,也受到菌根的减量调节;已经从Glomus intraradices根外菌丝中分离出Zn转运子GintZnT1,此基因与Zn的分室化和保护Glom" intraradices抵抗Zn胁迫有关瞳.这些研究说明重金属胁迫条件下菌根可能会调节某些与忍耐, 运输和吸收重金属有关的基因的表达,从而影响宿主对重金属的耐性,运输和累积.最近V allino等l2副研究了欧洲越桔(V acciniummyrtillus)的菌根树粉孢(Oidiodendronmaius)耐Zn的分子机理,利用Zn处理的树粉孢的mRNA构建cDNA 库,然后利用表达序列标记的方法分离鉴定出76个新的基因,他们利用反转northern—blot杂交表达后得到16个与Zn..抗性有关的基因,并且初步探讨了每一个基因在提高树粉孢抗性的可能作用.但是这些基因是不是在真菌中普遍存在,其控制真菌表达重金属抗性的机制是否一致仍需进一步研究. 1.2细胞膜对Zn的吸收控制机理植物对Zn的吸收动力学分为两个阶段,开始是快速的线性动力学阶段,与根细胞壁吸附Zn有关;随后是较缓慢的饱和吸附阶段,与Zn抖穿过根细胞原生质膜有关.Zn进入植物根系细胞必需跨过根系细胞的细胞膜,细胞膜的吸收或抑制吸收成为植物适应Zn"胁迫的重要机制之一.Kupper等l2]研究表明,跨膜的金属转运蛋白在重金属的吸收,木质部的装载与卸载以及液泡区室化作用中可能起着决定性作用.近年来,利用分子生物学手段研究植物细胞膜吸收Zn..已取得了显着的进展,相关Zn转运体陆续被鉴定分离.在植物中克隆到了多个编码Zn转运蛋白基因,其中ZIP家族(ZRT,IRT—likeprotein),CDF家族(Cationdiffu—sionfacilitator)和HMA家族(B-typeATPase, HMA)是研究较多的基因家族.ZIP家族包括一组转运体蛋白,该类蛋白的一个重要特征是均可以将锌及其它金属离子从细胞外或细胞器内腔运输进入细胞质l2.Zn抖吸收运输蛋白基因ZRT1和ZRT2是最早克隆到的ZIP基因家族成员.人们首先根据序列同源性从酵母中分离得到了ZRT1,ZRT2,分别表达Zn高亲和力,低亲和力的吸收转运体.,ZRT1和ZRT2负责Zn的跨质膜吸收,而ZRT3(位于液泡膜上)负责把液泡贮存的Zn...运输回胞质口.然后利用酵母突变体zrtl,zrt2功能互补的方法,人们从拟南芥分离得到了Zn.'.转运体ZIP1,ZIP2和ZIP3[3.从拟南芥中分离出的编码Zn转运体的基因(ZIP1,ZIP2和ZIP3)在酵母中的表达可以使原来因缺Zn抖而生长受阻的酵母突变体恢复生长l_3.ZIP1,ZIP3主要在根中表达,并受Zn缺乏条件的诱导,这意味着它们在Zn被植物从土壤中吸收的过程中发挥作用.ZNTI基因是从超积累植物遏蓝菜(Thlaspicaerulescens)中克隆到,属于ZIP基因家族并与拟南芥(Arabidopsisthaliana)中的ZIP4基因高度同源.ZNT1在遏蓝菜的高量表达与zn的有效性无关,这可能是它超吸收Zn.的636西北植物主要原因l_3.ZIP1,ZNT1,ZNT2基因是从超积累植物遏蓝菜中分离并克隆的3个zn抖转运蛋白基因,这3个Zn转运蛋白基因在遏蓝菜中的表达量要明显高于Thlaspiarvense,根系中Zn.转运蛋白基因的表达量与遏蓝菜富集Zn.的能力呈正相关;ZIP1的过量表达可能有助于提高植株对Zn的耐性『3.最近在A.halleri中还发现ZIP成员AhZlP6_3和AhZIP9[3参与Zn的积累.CDF家族的许多成员专一性地将锌或其它金属离子从细胞内转运到胞外或细胞器内.最先在酵母(Saccharomycescerevisiae)中发现了CDF家族的两个成员ZRC1和C0T1基因.ZRC1和CoT1蛋白是Zn区室化相关蛋白,可以把Zn.运输到液泡中,从而起到解毒的作用_3.植物中目前研究最多的是拟南芥,已发现至少1O个CDF家族成员. V anderZaal等口在拟南芥中克隆到一种与ZNT1类似的ZA T1(Zn抖一trasnsporterofArabidopsis thaliana)基因,这种基因的表达不受Zn控制,它在拟南芥中的超量表达被证实和Zn抗性有关.后来ZA T又被命名为MTP1(metaltolerancepro—tein)蛋白,是一种普遍存在的金属离子转运体,它可以把锌区室化或排出细胞外.Desbrosses—Fon—rougeL4叩等研究也表明拟南芥MTP的存在增强了其对锌的耐性.在拟南芥中还发现了一种金属耐受蛋白MTP3,当野生型植物被置于高锌而无毒害作用的浓度下时,在特定的根毛区表皮细胞上会强烈诱导MTP3的表达.用RNA干涉沉默MTP3导致细胞对锌高度敏感.实验证明,在野生型拟南芥中,MTP3蛋白起着基本的锌耐受和隔离的作用.从耐Zn/Ni毒性的遏蓝菜属(Thlaspi goesingense)中克隆的MTP1在酵母中过量表达,可以在功能上互补zrt缺失突变体对Zn的敏感,也证实了CDF家族的基因在高锌耐性中的作用_4.最近Chenl4等在豆科模式植物蒺藜苜蓿(Medica—gotruncatula)的研究中发现CDF家族锌转运体一MtMTP1,其cDNA的开放阅读框能编码一个含107个氨基酸,分子量为45kDa的蛋白,且Mt—MTP1在zrc1和cotl双缺失的芽殖酵母突变体中表达时,可以提高酵母耐受锌的能力. B—typeATPase是一种通过水解ATP进行跨膜运输的运转蛋白,它也被称作重金属ATP酶(HeavymetalATPase,HMA).几种不同的HMA基因最近相继被报道,HMA2和HMA4是拟南芥中8个P—ATPase家族成员中的2个_4.HMA2是Zn抖的高亲合转运体,它是植物向体外排出Zn的控制单元之一【4,同时它通过向胞外主动排出(Activeefflux)过量的重金属离子来提高植物的Zn抖耐性[4,研究表明其结合和运输重金属离子的能力与C末端的氨基酸残基和N末端的氨基酸延长结构有关_4.HMA4可以赋予细胞对锌的耐受性,经GUS染色显示,这些基因编码产物定位在植物根和芽的维管束中,并且HMA2和HMA4也被证明是细胞膜蛋白.由上述分析可知,从植物体根部到茎叶部的各类质膜和液泡膜界面上,金属运载蛋白的种类决定了运载Zn的专一性和方向性,而运载蛋白的密集度决定着Zn跨膜运输的速度及其在膜内的累积量,由此决定了Zn在植物体内的非对称分布与积累.但响应植物体zn.状态的金属运载蛋白基因的分子调控机制还了解甚少.2Zn+在植物体内的螯合机理Zn抖通过根系运转器以及其它途径进入植物细胞后,通过螯合作用固定金属离子或者降低其生物毒性是植物对细胞内重金属解毒的主要方式.植物中已经发现的螯合物质主要有金属硫蛋白(Met—allothioneins,MTs),植物螯合素(Phtochelatins PCs),有机酸(Organicacid)以及氨基酸(Amino acid).2.1金属硫蛋白(MTs)金属硫蛋白(MTs)是由Margoshes和V allee首次在马.肾中提取出的一种重金属结合蛋白,之后又陆续在高等植物中发现MT—like蛋白及其基因. MT是一类低分子量的富含半胱氨酸的多肽,可通过胱氨酸残基上的巯基与重金属结合形成无毒或低毒络合物,清除重金属毒害作用.植物中第一个被分离出来的MTs是小麦EC(EarlyCyslabeled)蛋白,它是从成熟胚胎里面分离出来的,可以结合Zn+l.随后大约有5O余种编码MT的Mt—like基因在不同的植物中被发现[5.Nathalie等l_5【]研究表明,MTs能够通过巯基与金属离子结合,从而降低重金属离子的毒性,它在植物对Zn抖的解毒过程中起着重要作用.MT2能部分缓解聚球藻属(-sPf^0fDccs)zn抖的突变体smtA因缺乏MT表现出的Zn超敏感症状[5.根据Cys残基位置的不同,高等植物MT—like基因推测产物(MT—like蛋白)可分为1型和2型,1型中Cys残基的唯一形式为Cys—Xaa—Cys,而2型3期龚红梅,等:植物对重金属锌耐性机理的研究进展637 的N一末端结构域Cys残基有3种形式:CysCys, Cys—Xaa—Cys和Cys—Xaa—Xaa—Cys.Ma等.在重金属耐性植物紫羊茅(Festucar"6rCV.Merlin)中克隆到mcMT1基因的全长cDNA,测序后证实此基因属于1型.将mcMT1基因转入酵母MT基因缺失突变株中发现,mcMT1的表达增加了酵母细胞对重金属Zn.等的抗性,从而证实了mcMT1基因的表达产物具有抗重金属的功能.目前尽管已经证实MT基因存在于许多种植物中,但大多数植物对重金属都不表现耐性,它们在植物中的表达产物和功能仍然不清楚.2.2植物螯合素(PCs)Grill等l5首次在Cd胁迫蛇根木(Rauvolfia serpentina)的植物细胞中分离得到植物螯合素(PC).研究证实,PC是一种由半胱氨酸,谷氨酸和甘氨酸组成的含巯基螯合多肽,分子量般为1～4kD,结构多为(—Glu—Cys)n-Gly(n一2～11).由于其巯基含量高,对重金属的亲和力大,能够螯合多种重金属离子,使重金属离子失去活性.目前,在玉米(ZeamaysI.)和小麦(TriticumaestivumI.)等多种植物中均发现PC的存在,但高等植物中分离得到的PC大多数为镉离子结合物,而有关锌抗性与PC关系的研究较少.Grill等朝在对蛇根木(R. serpentina)细胞悬浮培养物的研究中发现,Zn是一种潜在的PC合成诱导剂;Klapheck等在高等植物中也发现Zn诱导的PC合酶|5;植物细胞在重金属处理几秒钟后,就会诱导PC的产生,而且细胞质中低分子量的PC一金属复合物可以被运输到液泡中.另有研究表明,ABC转运蛋白(ATP—bindingcassettetransporter)也可能介导Zn—PC复合物的转运l_5.Martinez等将小麦PC合成酶基因TaPCS1转入烟草从而提高其对Zn的抗性. PCs与Zn络合的金属离子还有激活酶活性的功能.在所有的PC—Zn复合物中,Zn"一[(7一Glu—Cys)2-Gly]有较强的激活碳酸酐酶/加氧酶的能力.在PCs与重金属耐性机理的研究中,对镉抗性机制模式研究较为深入,但关于PCs对Zn抖的解毒机理目前仍缺乏相应的研究.综上所述,有关金属硫蛋白(MTS)和植物螯合素(PCs)对重金属Zn的解毒作用已有报道,但在超富集植物中还未发现MTs和PCs的显着作用.一些报道认为PCs与Zn的超富集无关.PCs与MTs对植物体超富集重金属能力的作用还有待更深入的研究.2.3小分子螯合剂小分子螯合剂不仅可通过形成络合物或沉淀来降低体内自由金属离子浓度,而且与金属离子的吸收,转运有关.植物可产生多种重金属离子的配位结合物,除了以上介绍的MTs,PCs之外,还有很多小分子化合物,这些物质包括草酸,马来酸,组氨酸, 烟酰胺等.该类分子在重金属Zn代谢中的作用是重金属抗性以及累积机制的一个重要方面.有研究表明,柠檬酸与Zn.的积累,抗性相关,马来酸是胞质中Zn.的结合体.Salt等]利用x射线吸收光谱分析遏蓝菜体内Zn的结合基团,发现地上部的Zn.主要与柠檬酸结合,其余依次为游离的水合阳离子,组氨酸结合态,细胞壁结合态和草酸结合态;木质部的Zn.主要以水合阳离子形态运输(占79%),其余的与柠檬酸结合.Zhao等对拟南芥(Arabidopsishalleri)的研究也表明,当Zn抖浓度从1/zmol?L增加到1000/~mol?I时,其根系苹果酸和柠檬酸含量分别增加4倍和6倍,柠檬酸对Zn有较高的亲和力,可能是Zn..超积累植物体内的锌螯合基团.3Zn+在植物体内分隔机理重金属进入植物体后,植物必需将其从细胞质中排出以避免重金属毒害,其去除重金属的主要机制有排出体外和细胞内区室化.区室化已经被大多数研究者认为是一种有效的解毒途径,把Zn.运输到代谢不活跃的器官或亚细胞区域从而达到解毒的目的.3.1区室化作用植物把吸收的重金属积累在体内一定的部位,避免其进人细胞质,从而减轻该重金属对植物的直接毒害,细胞壁和液泡是植物积累重金属的主要场所.研究认为,植物细胞壁是Zn抖进入细胞的第一道屏障,Zn沉淀在细胞壁上能阻止更多的离子进入细胞原生质体而使其免受伤害.Nishzono发现l6,蹄盖蕨属(Athyriumyokoscense)所吸收Zn抖的7O～90都积累于细胞壁上,以离子形式存在或直接结合在细胞壁物质上.Kupper等胡证明A.halleri能累积Zn,且Zn.在根部主要以Zn抖磷酸盐形式累积在表皮细胞的细胞壁中.重金属在细胞壁中被果胶(pectin)和半纤维素所束缚,阻止了其渗透到原生质体中产生毒害作用.植物将重金属离子区隔化入液泡是降低细胞中重金属离子水平,提高植物对重金属耐受性的重要638西北植物机制.研究表明液泡是Zn的积累场所l_6.经Zn处理的紫羊茅(Festucarubra)分生组织细胞中液泡大量增加[70];胞饮小泡能够将Zn抖从细胞外区室中转移到液泡中,生长于Zn抖污染土壤中的Cardaminopsishalleri的液泡中就发现了大量Zn的聚积_7.遏兰菜(Thlaspicaerulescens)表皮细胞中Zn抖相对含量与细胞长度呈线性正相关, 显示表皮细胞的液泡化促进了Zn的积累__2. Zhao等[7利用能量弥散X射线微量分析技术(EDXMA,energydispersiveX—raymicroanaIysis)和单细胞汁液提取技术(SCSE,singlecellsapex—traction)研究发现,超富集植物遏兰菜叶片累积的zn抖有8o是水溶性的,其中6o的Zn抖贮存在叶片表皮细胞的液泡中;P和S则偏于分布在叶肉细胞,这样避免了与Zn的共沉淀可能引起的缺P症状,从而增强了植物对Zn的超富集能力.同时发现Zn的累积与液泡或液泡膜面积的大小呈正相关,从而解释了另一Zn外超富集植物A.halleri叶肉细胞比叶片表皮细胞含有更多Zn的缘故,因为该植物叶肉细胞具有较大的液泡.另外,叶片表皮细胞的表皮毛也能富集大量的重金属,如Zn超富集植物A.halleri的表皮毛的基质中含有丰富的Zn,Kupper等还.发现该植物表皮毛内有显着的亚细胞区域化,Zn.积累在表皮毛基质中一狭窄的环形区域内.3.2液泡区室化作用的分隔机理液泡是植物中主要的分离贮藏重金属的部位,对液泡膜上转运系统的研究进一步支持了金属耐受性的液泡机制.V erkleij等胡通过对麦瓶草(Silenevulgaris)的Zn'.耐性和敏感品种液泡膜小囊的分离,发现耐性品种Zn.通过液泡膜进入小囊是敏感品种的2.5倍,从而证实液泡膜在重金属离子区室化分隔中起着重要作用.有研究证明,液泡膜的Zn升运输能力和膜运转器有关,其中研究较多的是阳离子扩散促进器.有关此类跨膜转运器的研究在本文细胞膜部分已做了综述.如前面提及的拟南芥MTP1可以将Zn隔离到液泡中.后来Kobae及其同事在拟南芥的根和悬浮培养细胞中发现MTP1定位在液泡膜上L7.据最新报道,植物体内还存在一种锌内流转运体MHX,Western印迹显示MHX定位在液泡膜上,A.halleri叶片中的MHX蛋白水平比A.thaliana叶片中高很多.研究证实了MHX表达受转录后调控,金属离子被贮存于根中液泡里,从而避免在叶片中的超积聚J.4抗氧化系统的防御作用重金属胁迫与其它形式的氧化胁迫相似,能导。
泉州湾洛阳江河口桐花树和秋茄红树植物中重金属元素的分布与富集特征
华南沿海红树林生态恢复工程
华南沿海红树林生态恢复工程1 华南沿海红树林生态恢复工程实施背景1.1华南沿海红树林分布红树林是生长在热带、亚热带沿海滩涂上特有的木本植物，属常绿阔叶林。
全球红树林大致分布在南、北回归线之间，最北可达北纬32°。
最南可达南纬33°，分为两个中心群系，一是西方群系，另一是东方群系。
全师姐共有红树植物24科，30属，86种。
东方群系74种，西方群系15种，东西方群系重复2种，交叠2种。
我国的红树林在区系上属东方群系，共有红树植物16科，20属，37种，主要有白骨壤、桐花树、秋茄、老鼠簕、木榄、海莲、红树、红茄苳、榄李、角果木、卤蕨、海漆、红海榄、海桑、木果楝等。
我国红树林自然分布于广东、广西、福建、海南、台湾、香港、澳门等地区。
广东红树林主要以次生林为主，群落外貌结构简单。
分布面积4667hm2，共有红树植物13种。
英罗港、安铺港、广海湾、镇海湾、海陵山湾、雷州湾等地气温、水温高，滩涂面积广，是广东红树林的主要分布区。
广西是我国目前红树林分布面积最广的地区，达6170 hm2，有红树植物12种，分布于英罗港、丹兜海、铁山港、钦州湾、江平以及北仑河口等地。
福建红树林分布面积较小，只有416 hm2，而且种类少，只有7种，分布于厦门、云霄、晋江、莆田等地。
海南省是我国红树植物种类最多的地区，主要分布于东寨港、清澜港等地，共有29种，面积4836 hm2。
海南省红树林主要为次生林，多为小乔木或灌木丛林，结构复杂。
台湾省有红树植物14种，面积120 hm2，主要分布于台湾省西南沿岸。
1.2红树林生物多样性及利用价值（1）生物多样性在印度洋-西太平洋地区共有41个属的红树林分布，而在大西洋和美国的太平洋沿岸只有5个属。
在东南亚红树林多样性最丰富的地区，一个地区就高达42种。
南中国海地区的红树植物多样性是世界最高的，共有46种真红树。
红树林生态系统是世界上生物物种最丰富、初级生产力最高的海洋生态系统之一。
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红树植物抗重金属污染研究进展张凤琴1,2,王友绍1,2,殷建平1,2,董俊德1,2(1中国科学院南海海洋研究所,中国科学院热带海洋动力学开放实验室,广东广州 510301;2中国科学院大亚湾海洋生物综合开放实验站,广东深圳 518121)摘要:综述了重金属污染对红树植物生长的影响,红树植物吸收重金属并在其体内分布以及在这种污染环境下红树植物可能存在的抗性机制。
红树植物是通过根部吸收重金属的,进入其体内的重金属除少量分布在叶表面的各种腺体组织中外,主要富集在根部;对吸收到体内的重金属红树植物通过细胞壁沉淀,液泡的区域化等有效方式以降低其毒性;红树植物还可通过渗透作用把重金属排除到体外以减少对自身的毒害;另外,生长在此环境下的红树植物以增强自身抗氧化系统来加强其抗重金属的能力。
对今后有关这方面的研究趋势提出了一些看法。
关键词:红树植物;重金属;污染中图分类号:Q 948 11 文献标识码:A 文章编号:0253-2700(2005)03-0225-07Research Advances on the Resistance of Mangrove Plantsto Heavy Metal Pollution*Z HANG Feng -Qin 1,2,W ANG You -Shao 1,2**,YI N Jian -Ping 1,2,DONG Jun -De 1,2(1Sout h China Se a Institute o f O ceanology,Chinese Academ y o f Sc ienc es,Key Laorato ry o f Tro pical MarineEnvi ronmental D ynamics,Guangz hou 510301,China;2K e y Lao ratory o f Marine Biology ResearchStation at Daya Bay ,Chinese Ac ademy o f Scie nce s ,Shenz hen 518121,China)Abstract:This paper reviewed the growth of mangrove plants under the in fluence of heavy metals,howabout accumulating and dis tributi ng heavy metals in themselves,and how about defending themselves a -gai ns t heavy metals poisoning.These defense strateg ies may be su mmarized as follows:the plants accumu -lated heavy metals by their roots,and mainly distributed them in the root tissue except a little in variousglands and glandular trichomes of leaf surfaces,as well as,cell wall and vacuolar compartmen talizationwere the accumulated fields of heavy metals,so the poison of heavy metals was decreased;heavy metalscan be eliminated out of the plants via osmosis of protoplas mic membrane;in addition,under the influ -ence of heavy metals the plants will increase their an t-i oxidization systems to strengthen the resistance a -gai ns t the poisoning from heavy metals.Then some suggests are p roposed in this field.Key words:M angrove plants;Heavy metal;Pollution云南植物研究 2005,27(3):225~231Acta Botanica Yunnanica通迅作者:Author for c orrespondence收稿日期:2004-11-18,2005-03-15接受发表作者简介:张凤琴(1976-)女,湖南人;在读博士研究生,主要从事海洋生态研究。
E-mail:zhangfq05@tom c om 基金项目:中国科学院知识创新工程交叉型方向性项目(No.KSCX2-SW -132)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(No.KZCX3-SW -214)红树林是指自然分布于热带和亚热带海陆交汇的潮间带木本植物群落,是海滩上特有的森林类型。
红树林生态系统处于海洋与陆地的动态交界面,遭受海水周期性浸淹,因而在结构与功能上具有既不同于陆地生态系统,也不同于海洋生态系统的特性。
作为独特的海陆边缘生态系统,红树林是非常珍贵的生物资源。
木本植物的红树林作为初级生产者,为林区动物、微生物提供食物与营养,为鸟类、昆虫、鱼虾等提供栖息、繁衍场所。
因此,红树植物对维护生态平衡,保护海岸生态系统起着重要的作用(林鹏和傅勤,1995;林鹏,1997;林益明等,2000)。
然而近年来,由于江河流域工农业的发展,沿海城市人口与经济的增长,大量排放的污染物汇集于河口、海湾区,而使这些地区的重金属污染日趋严重,特别是在直接向红树林区倾污排废的地区更是如此。
重金属污染物可以通过食物链不断富集于生物体内,对生物及人类健康具有极大的危害(Sugiyama,1994)。
红树林生态系统中的重金属污染问题已引起国际社会和国内外生态学者们的极大关注,并对此进行了大量研究。
本文就近年来有关红树植物抗重金属污染方面的研究进行综述,并对以后的研究趋势提出了一些看法。
1 红树植物对重金属污染的抗性Walsh 和Rigy (1979)采用人工模拟室内栽培,研究了不同浓度的Pb 对大红树(Rhi -zophora mangle )种苗生长的影响。
结果发现:种苗在Pb 浓度为0~250 g/g 的土壤中生长3个月后,其胚轴、茎、根和叶的生长都未受到影响。
Thomas 和Eong (1984)用含不同浓度Zn 、Pb 砂土培养红茄冬(R macronata )和白海榄雌(Avicennia alba )幼苗,进行其抗性研究。
结果表明:这两种幼苗在含Pb 50~250mg/g 、Zn 10~500mg/g 培养土中生长情况,与其对照样相似。
陈荣华和林鹏(1988)用含不同浓度Hg 水浇灌,进行砂培秋茄(Kandelia candel )、桐花树(Aegiceras corniculatum )和白骨壤(A marina )种苗的研究。
结果显示:当Hg 浓度达到10-5mol/L 时,秋茄和桐花树种苗的萌芽受抑制;而白骨壤则表现出更强的抗性,在此浓度下仍能正常萌芽和展叶。
另外,幼苗用Hg 浓度为10-5mol/L 水浇灌,生长一个月后,秋茄幼苗根变短,呈黑褐色;桐花树幼苗的胚轴萎缩,植株茎叶扭曲,根系少且根表黄褐色,整个植株不断枯萎;白骨壤幼苗表现出植株矮小、叶片小、子叶萎缩,只有侧根而无根毛,根尖呈黑色。
郑逢中等(1994)分别在盐度10 的人工海水和盐度10 的土壤(NaCl 调制)环境中对秋茄种苗进行砂培和土培,用不同浓度Cd 水浇灌,研究秋茄种苗对不同浓度Cd 的抗性。
其结果为:当Cd 浓度不高于50mg/L 时,两种培养方式中种苗的萌芽和展叶都不受抑制;当浓度超过50mg/L 时,对种苗伤害程度,从植株外形看与高浓度的Hg 对种苗伤害的程度相似:根长变短,根毛少、呈褐色,叶片枯萎,植株死亡。
这与杨盛昌和吴琦(2003)用不同浓度Cd 对桐花树种苗生长影响的研究结果一致。
目前,对红树植物重金属抗性的研究限于Zn 、Pb 、Hg 、Cd 等少数元素的单因子栽培实验,且大多仅以形态指标来评价重金属的毒性(王文卿和林鹏,1999)。
有关复合重金属对红树植物影响的研究刚刚起步,如:MacFarlane 和Burchett (2002)同时用不同浓度的Zn 、Pb 对白骨壤进行抗性研究发现,高浓度的Zn (500 g/g)、Pb (400 g/g)培养时,植株的死亡率增加,植株高度受到明显的抑制,最大叶面积变小,生物量降低,表现出显著的植物毒害;当这两种重金属浓度稍低时,植株仍能正常的生长,其影响不明226 云 南 植 物 研 究 27卷显。
Yim 和Tam (1999)用含不同浓度的Cu 、Zn 、Cd 、Cr 和Ni 配置成3个级别的人工污水对木榄(Bruguiera gymno rhiza )种苗进行抗性研究,结果显示,高级别的人工污水(C u 、Zn 、Cd 、Cr 和Ni 的含量分别为30,50,2,20和30mg/L)所处理的植株明显受到损伤,成熟叶提前变黄、脱落,生物量变少;而中轻度级的人工污水对木榄幼苗的生长影响不明显。
环境中过量的重金属对植物是一种不利因素,它们会限制植物的正常生长与发育。
但长期生活在重金属污染环境中的红树植物表现出了一定的抗性,不同红树植物对同一重金属的抗性存在差异,同一红树植物对不同重金属的抗性也不一致。
这是红树植物在长期生长进化过程中对重金属污染产生了相应的抗性,保证了植株在不利环境中顺利完成其生活史。
2 红树植物对重金属的吸收与分布植物能吸收环境中的污染物并累积于植物体内,不同植物吸收有害物质的能力不同,同一植物不同器官、组织对有害物质的吸收亦不一样。
用含不同浓度Hg (10-8~10-6mol/L)海水浇灌砂土培养秋茄和桐花树种苗,其结果:桐花树幼苗各器官中Hg 的含量均高于秋茄幼苗相应器官中Hg 的含量,且这两种植物所吸收的Hg 在体内分布均表现为根系含量最高,叶其次,茎的吸收量最少(陈荣华和林鹏,1988)。
Chiu 等(1995)在研究土壤中不同浓度Cu 、Zn 和Pb 的含量与秋茄种苗各部位所吸收分布量的关系时发现:根系中Zn 含量与土壤中Zn 含量成强正相关,叶中Zn 含量与土壤中Zn 含量成正相关;在低浓度Cu 的土壤中,根系中Cu 的含量与其土壤中Cu 的含量成正相关,而叶中Cu 的含量不随土壤中Cu 含量的升高而变化;但Pb 只在根系中少量积累。