菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望

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1、白淑兰等：菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望93菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望白淑兰，房耀维，赵春杰内蒙古农业大学林学院，内蒙古呼和浩特010019摘要：菌根技术作为一种生物新技术对于重金属污染土壤的生物修复正在为全球环境工作者所关注。在土壤中菌根及其庞大的菌丝体网可以分泌大量的生物化学物质，改变植物根际环境及重金属的存在状态或降低重金属的毒性；还可以通过在植物体内的累积以及菌根真菌菌丝体的螯合等各种机制，实现对重金属的提取和固定，达到菌根重金属修复的目的。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制，提出今后菌根技术在重金属

2、植物修复中的新思路；认为应在通过广泛调查、筛选超积累菌根植物的基础上，不断探索植物-微生物-菌根体系修复问题，同时认为应将基因工程引入菌根植物的重金属修复研究中，以促进土壤重金属污染的生物修复。关键词：重金属污染；植物修复；菌根技术中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1672-2175（2004）01-0092-03白淑兰等：菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望93土壤重金属污染的治理方法，目前主要有客土法、玻璃化法、淋滤法、电化学方法及土壤化学方法等[1]。总的来说，这些方法工程量大、操作复杂、费用昂贵，有些方法还不能从根本上

3、解决实际问题，容易造成二次污染。1983年美国科学家Chaney等[2]首次提出了运用植物清除土壤中重金属污染物的设想，即植物修复。人们在后来的研究中发现，植物修复具有高效、投资省、易操作、不造成二次污染等优点，从而它日益受到人们的重视[1,3]。1991年，Bradley首次报道了石楠菌根降低植物对过量重金属铜和锌的吸收，提高植物对重金属的抗性[4,5]。这一研究成果更加完善了植物修复的内涵。目前，研究菌根对污染土壤的植物修复问题成为环境保护研究领域的热点。1植物修复的概念与内涵植物修复是指运用植物来固定、纯化、提取土壤中的重金属，从

4、而降低或清除重金属污染物给环境带来的毒害[6]。土壤重金属的植物修复主要包括以下几方面。1.1植物提取（Phytoextraction）某些植物能吸收特定的重金属，并在可被收割的部位富集。人们通过将植物富集部位的收割处理，达到减少土壤中重金属污染物的目的。这样的植物有两类，即超量积累植物和诱导积累植物，前者是指一些具有很强的吸收重金属能力的植物，后者是指一些不具有超积累特性，但通过一些过程可以诱导出超量积累能力的植物[3]。根据世界各地所收集的植物分析结果表明，植物超富集体中的重金属质量分数可达植物体干质量的1%的重金属主要有Zn、Ni

5、、Cu、Co、Mn。超积累植物主要有遏蓝菜属（Thlaspicalaminare）（对于Zn、Cd），叶下珠属（Phyllanthusserpentinus）（对于Ni），黄芪属（Astragausracemosus）（对于Se）和串珠藤属（Alyxiarubricaulis）（对于Mn）等[6]。1.2植物挥发（Phytovolatilization）利用一些植物来使土壤中的某些重金属转化为可挥发状态，挥发出土壤或植物表面。例如，盐蒿、拟南芥、烟草等可将根系吸收的Hg2+转化为低毒可挥发的Hg0，从植物体中挥发出去。一些植物还可以将S

6、e、As甲基化，从而形成可挥发性分子，释放到大气中去[7]。1.3植物纯化（Phytostabilization）重金属在土壤中以多种形态存在。形态不同，毒性也不同，离子态的毒性大于结合态，有机态的毒性大于无机态。价态不同毒性也不同，例如，Cr6+毒性大于Cr3+，Hg2+的毒性大于Hg0，亚砷酸盐的毒性比砷酸盐大60倍。利用植物可以将土壤中的重金属转变为无毒或低毒性的形态，达到减轻重金属污染的效果[8]。1.4植物促进（Phytostimulation）有些植物本身不能吸收重金属，但植物根分泌的物质，如氨基酸、糖、色素、磷酸盐、酶，以

7、及草酸和柠檬酸等小分子有机酸，能够促进周围土壤的微生物活性和生化反应，有利于重金属的释放或改变重金属的存在形态，降低重金属的毒性。2菌根技术在重金属污染植物修复中作用的研究自Bradley于1991年首次报道石楠菌根能够降低植物对过量重金属铜和锌的吸收以后，人们对菌根对重金属修复的作用产生了浓厚的兴趣，许多国家的研究人员开始将菌根真菌作为重金属污染修复剂进行研究。目前国内外的研究结果表明，由于菌根是菌根真菌菌丝同高等植物营养根系形成的共生联合体，菌根真菌对重金属污染的修复作用主要是通过直接或间接促进植物对重金属的修复来实现的。菌根对于重

8、金属植物修复的作用主要有以下几个方面。（1）菌根真菌通过分泌特殊的分泌物等形式改变植物根际环境，改变重金属的存在状态，降低重金属毒性，起到促进重金属植物的纯化作用。黄艺等[9]白淑兰等：菌根技术在重金属污染