植物修复技术及其遗传工程改良
来源:用户上传
作者:杨文霞
摘 要：随着社会水平的不断提升，环境污染问题也随之变得越发严重起来，现阶段所使用的环境污染治理手段不仅需要耗费大量的资金，工作效率不高，常常还会对其他生态环境产生影响，因而使得植物修复技术在环境治理中越发得到了关注。为此文中笔者主要综述了五种植物修复技术及作用机制，并对遗传工程改良技术对植物修复能力提升研究进行了总结。
关键词：植物修复;环境污染;遗传改良;环境修复
在最近几十年来发展过程中，国内外通过植物修复技术对环境污染进行治理，以及使用遗传工程改良提升环境污染治理能力的相关研究获得了突破性的发展，在文中笔者对近几年来这方面所获得的成就进行了相应的综述，旨在为中国的环境治理问题提供指导意见。
一、植物修复技术的方法及使用
（一）植物提取
这种修复技术主要是通过植物根系对于土壤当中所含有的污染物质进行相应的吸收，进而转移至植物地表部分容易被收割的器官中。在植物收割之后可进行焚化。这是通过植物进行土壤污染物降解的重要方式。植物通过其体内的各种转运蛋白对土壤的营养元素进行吸收。但是这种类型的转运蛋白诸如锌转、铁转运蛋白等并非具有专一性，除了对营养物质进行吸收之外，其也常常可以对土壤当中所含有的有毒物质进行吸收。但是对于植物怎样将有毒物质进行吸收的机制现阶段并没有得到探明。由于有机物的污染大部分情况都是人为的，并非植物所生长的环境中，因此植物并未具有这些物质的转运蛋白。对与金属元素的吸收主要是由元素的状态所决定的。金属元素常常在土壤中以难于吸收的复合物存在，然而植物根系所产出有机酸、螯合物等能够对金属元素状态进行转变，并加速植物对于这些物质的吸收。
（二）植物降解
植物降解，主要是通过植物所分泌的酶对污染物进行降解，从而获得无毒的代谢产物。这个过程可利用根系中所产生的酶来实现催化作用，同时也能够将污染物吸入体内再进行分解。另外，植物也可以提高土壤当中微生物的活性，而这部分微生物也能够对有毒物质进行降解。这种手段大部分情况下是用来对环境中的有机物进行降解。可以被植物所降解的有机物主要有dioxin等多氯双酚类物质，多环类物质以及部分卤化物。这部分化合物可以被植物所分泌的酶所分解，也能够利用基因工程所引进地酶实现降解的目的。
（三）植物挥发
部分如汞、硒及有机污染物，在被吸收之后能够转变为无毒的挥发性物质，进而释放到空气之中。这个方法的优点是不需要进行植物的收割就能够实现清除污染的目标。而对于把这部分元素释放至空气的问题，Cherian人等通过研究表明，从而植物中所放出的汞、硒等元素含量极低，不会对环境造成新污染。在使用植物进行土壤汞污染的治理中：汞主要是以液态、离子态和有机物等形式存在，土壤及水中的汞元素大部分情况下是微生物所吸收进而转变成甲基汞，这种物质会对人及动物产生极大的毒性，而离子态及金属态的汞则具有较小的毒性，在这当中金属汞具有最小的毒性，且极易挥发，进而可有效实现土壤汞污染物的治理。
（四）植物过滤
植物，能够实现对于空气中诸如SO2等污染物，以及具有挥发性的卤化物进行吸收，进而实现空气过滤的作用。与此同时，水生植物可以把水中的污染物进行吸收被积累起来进而实现水体过滤的效果。水生植物的根系非常发达能够与水体实现最大面积的接触，进而实现紧密的过滤网。植物除了可以对金属及类金属实现吸收之外，也能够实现水体营养物的消解。
二、遗传工程改良
（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来。谷胱甘肽在与金属有机物的清理及抗耐性方面有着非常多的作用。谷胱甘肽能够与污染物进行融合，再被移送至细胞壁进行累积。谷胱甘肽是植物金属螯合物主要形成原料。但是重金属常常会导致植物发生氧化威胁作用。很多实验室已经利用转基因技术实现了与谷胱甘肽生成的相关基因，从而加大了谷胱甘肽在植物中的生成，进而实现提高植物耐性、累积的水平。
（二）金属硫蛋白
金属硫蛋白，当中含有丰富的半胱氨酸多肽，其主要含有70个左右的氨基酸，在这当中12～15个半胱氨酸。半胱氨酸当中所含有的硫基团能够与汞、银等离子相结合，并将其转送至细胞的各个部位。金属硫蛋白能够将金属复合物结合到谷胱甘肽，并送至液泡当中。很大一部分金属硫蛋白基因早已从植物中克隆了出來，很多已得到了应用，所获得的植物不仅能够加强重金属的抗性，同时也能够提升植物体内的重金属含量。
（三）植物螯合剂
植物螯合剂，其中也含有大量的半胱氨酸多肽。然而，其与金属硫蛋白等多肽存在着很大的区别，植物螯合剂的形成并非由基因表达而来，其主要是植物螯合剂合成酶聚合谷胱甘肽而得到的。所以，提升谷胱甘肽的浓度及提高植物螯合剂合成的酶活都能够加强谷胱甘肽的生成。
（四）金属转运蛋白
由于重金属，被吸收以及在细胞之间转移，都是通过植物体内所含有的金属转运蛋白所实现的，因为研究金属转运蛋白的机理，能够有利于深入优化植物对重金属的摄取作用。大部分的转运蛋白基因已被成功的研究并获得其价值，然而对其怎样运载金属的机理则并不完全明了。但是，提升钙、锌离子的转运蛋白表达能够有效加强植物对于有毒金属的摄取。
三、结语
现阶段，植物修复技术还处在发展时期，大多数的工作基本上都是在实验室开展的，虽然具有实际案例，然而其与规模应用依旧具有很大距离。生态环境污染问题，在国内早已引发了广泛的关注，通过植物修复技术的对环境进行治理必定具有广阔发展空间，而广泛地使用及推广。
参考文献：
[1]赵沁娜，杨凯.发达国家污染土地置换开发管理实践及其对我国的启示[J].环境污染与防治，2016（07）：540-544.
[2]王国祥，濮培民，张圣照，李万春，胡维平，胡春华.人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用[J].中国环境科学，2018（05）：26-30.
[3]朱斌，陈飞星，陈增奇.利用水生植物净化富营养化水体的研究进展[J].上海环境科学，2012（09）：564-567+576-582.
[4]王超，张文明，王沛芳，侯俊.黄花水龙对富营养化水体中氮磷去除效果的研究[J].环境科学，2017（05）：975-981.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15179876.htm
