備課素材：重金屬富集植物-高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

重金屬富集植物金屬對(duì)植物的影響由于工礦企業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)化肥的過量使用，污水灌溉等，中國(guó)乃至世界的土壤重金屬污染越來越嚴(yán)重。那么重金屬是什么？重金屬指比重大于5的金屬(一般指密度大于4.5克每立方厘米的金屬)。在環(huán)境污染研究中多指汞、鎘、鉛、絡(luò)以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素，也指有一定毒性的一般元素，如鋅、銅、鎳、鈷、錫等。重金屬對(duì)生物有很大的危害。人攝入過量的重金屬，會(huì)造成多種器官的損傷，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致四肢麻痹、心力衰竭等。而大部分的植物生長(zhǎng)在重金屬含量高的土壤中，也會(huì)表現(xiàn)出中毒癥狀：植物矮小，葉片失綠發(fā)黃，葉片萎縮等。重金屬污染土壤超富集植物的探究過程目前修復(fù)重金屬污染土壤最佳的方式是使用土地自帶的凈化系統(tǒng)--植物，尤其是超富集植物。那么什么是超富集植物呢？普遍認(rèn)為，超富集植物應(yīng)該具備三個(gè)特點(diǎn)：植物地上部分的重金屬含量超過臨界值；對(duì)重金屬有很高的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力；植物在重金屬環(huán)境中沒有表現(xiàn)出明顯的毒害現(xiàn)象。超富集植物雖然具有“超能力”，但它們的發(fā)現(xiàn)并不容易。早在20世紀(jì)90年代，科學(xué)界對(duì)鎳富集植物的研究較多。1999年，我國(guó)中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所環(huán)境修復(fù)室，首次對(duì)砷超富集植物進(jìn)行了篩選研究。研究組通過野外調(diào)查和栽培實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了砷超富集植物---蜈蚣草(PterisvittataL)。野外調(diào)查表明，娛蚣草對(duì)砷具有很強(qiáng)的富集作用。娛蚣草不同部位的含砷量為:羽片>葉柄>根系；蜈蚣草地上部分的生物富集系數(shù)隨著土壤含砷量的增加而呈冪函數(shù)下降。隨后，浙江大學(xué)、中山大學(xué)、桂林工學(xué)院資源與環(huán)境工程系、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了鋅超積累植物--東南景天(SedumalfrediiH)；鎘超富集植物--寶山堇菜(Violabaoshanensis)；鉻超積累濕生植物--李氏禾(LeersiahexandraSwartz)以及鎘超積累植物龍葵(SolanumnigrumL)等。為我國(guó)重金屬超富集植物的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。砷的超富集植物蜈蚣草植物修復(fù)技術(shù)那么超富集植物如何來進(jìn)行土壤修復(fù)呢？超富集植物的土壤修復(fù)技術(shù)通常包括以下幾個(gè)方法：植物提取、植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)和根際過濾。植物提取是利用植物的生長(zhǎng)去除重金屬的過程。在超富集植物中，其液泡是重金屬積累的主要場(chǎng)所，細(xì)胞壁和粘液囊泡也可以積累重金屬。植物細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)配體（有機(jī)酸、氨基酸、多肽）與金屬螯合，可以使植物胞質(zhì)的活性位點(diǎn)免受金屬的毒性作用。植物穩(wěn)定是指通過各種機(jī)制將重金屬固定在植物根際和根部，從而降低重金屬的遷移率，減少土壤污染。金屬的固定可以通過根表面的吸附、絡(luò)合、以微溶形式沉淀、在根組織中的積累的等形式來實(shí)現(xiàn)。植物揮發(fā)是指植物將吸收的重金屬轉(zhuǎn)移到枝條上，并轉(zhuǎn)化為相對(duì)毒性和揮發(fā)性較低的狀態(tài)，然后通過氣孔的蒸騰作用釋放到大氣中。但這種機(jī)制存在的缺點(diǎn)是：釋放有毒物質(zhì)，可能會(huì)造成大氣污染。根際過濾是某些水生和陸生植物特有的機(jī)制，通過從土壤中吸收大量水分，使重金屬（鎘、鉻、銅、鉛、鎳、鋅）在根部表面沉淀，或者使根際周圍溶液中存在的可溶性污染物被吸收。去除重金屬的最常見的植物修復(fù)技術(shù)

提高植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，如何來提高植物修復(fù)技術(shù)也是目前研究的一大熱點(diǎn)。植物和微生物之間的協(xié)同作用有助于加速植物對(duì)重金屬土壤的修復(fù)過程。植物生長(zhǎng)促進(jìn)細(xì)菌(PGPB)可用于提高植物產(chǎn)量和植物對(duì)重金屬的耐受性。菌根菌絲比植物的根系更廣泛，能夠滲透到土壤中相對(duì)較小的孔隙中，加強(qiáng)污染的吸收?；蚬こ炭梢栽鰪?qiáng)超富集植物在植物修復(fù)過程中的能力。一些植物基因編碼植物耐受性或固定重金屬相關(guān)的蛋白質(zhì)。通過過表達(dá)參與植物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和耐受重金屬毒性的特定基因，可以顯著提高植物修復(fù)的效率。添加螯合劑也能夠加強(qiáng)植物的修復(fù)能力，它們可以加強(qiáng)重金屬的溶解度，有利于植物從土壤中