微生物强化植物富集重金属的机理

翟海波

（湖北君邦环境技术有限责任公司 湖北武汉 430023）

微生物强化植物富集重金属的机理

翟海波

（湖北君邦环境技术有限责任公司 湖北武汉 430023）

目前，全国有10%以上的耕地受到重金属污染，严重威胁了人类健康和生态系统安全。植物-微生物联合修复技术作为一种微生物强化植物修复技术，具有高效、低耗、安全等优点，修复重金属污染土壤具有极大的潜力，逐渐成为国内外研究热点。植物-微生物联合修复技术是一种微生物强化植物修复技术，用来修复重金属污染的土壤，文主要论述了微生物强化植物富集重金属的机理。

重金属；土壤；植物修复；微生物

植物-微生物联合修复技术主要是利用微生物强化植物富集重金属的作用来提高土壤中重金属的植物修复效率，达到彻底土壤的目的。该技术应用的微生物主要是根际促生菌和菌根真菌，本文主要是论述根际促生菌和菌根真菌强化植物富集重金属的机理。

1 根际促生菌强化植物富集重金属的机理

1.1 根际促生菌能够促进植物的生长

根际促生菌协助植物获得充足的营养元素，保证植物正常生长；合成生长素等植物生长调节剂，促进植物生长；抑制乙烯的合成，利于植物成活；抑制病原微生物的生长，提高植物抗病能力[1]。

1.2 根际促生菌调节植物适应环境

根际促生菌通过产生抗生素、分泌铁载体等方式抑制病虫害对植物的不良影响，调节植物对重金属胁迫环境的适应[2]。

1.3 根际促生菌对重金属具有耐性和抗性

在重金属污染土壤中，细菌体内通过荚膜/生物膜保护、细胞壁被动吸附、液泡隔离等形式来抵抗重金属胁迫环境[3]。同时，重金属胁迫环境促进根际促生菌分泌胞外高聚体等物质，直接与重金属螯合发生沉淀或胞外络合而减少重金属的毒性。

1.4 根际促生菌具有解毒作用

在重金属胁迫下，某些根际细菌对较高浓度重金属具有一定的耐受性，同时，通过吸收作用、氧化环氧作用、淋滤作用等改变金属离子在环境中的存在形式缓解重金属对植物的毒害[4]，从而在重金属污染土壤上存活生长。

1.5 根际促生菌影响重金属的生物有效性

根际促生菌通过分泌有机酸、铁载体、生物表面活性剂、胞外聚合物活化金属元素，使固定态转化为植物可吸收态，也可分泌出有机物质、质子、酶等增强土壤中重金属的可溶解性，从而大大促进植物对重金属的吸收和积累。

2 菌根真菌强化植物富集重金属的机理

2.1 形成物理性防御体系

菌根真菌菌丝体外表面对重金属具有很强的吸附作用，限制重金属进入菌丝；菌根真菌菌细胞壁及原生质膜组分如黑色素、几丁质、纤维素及其衍生物均能与重金属结合，把重金属固定在根内或根外菌丝细胞壁和原生质膜中减缓重金属的危害；真菌组织内的聚磷酸、有机酸和真菌细胞壁分泌的粘液等均能结合过量的重金属元素，起到解毒作用。

2.2 调控植物的生理代谢活动

菌根真菌菌丝体相互交错形成庞大的菌丝网，扩大了根系对营养元素和水分的吸收范围；真菌侵染使根系细胞壁木质化、细胞层数增多，阻碍重金属进入根系；真菌影响宿主植物根际土壤的pH、氧化还原电位(Eh)、根系分泌物、根际微生物群落结构等，影响重金属的生物有效性，增强宿主植物对重金属的吸收。

2.3 产生生化拮抗物质

菌根真菌的菌丝能够产生多胺、有机酸、球囊霉素等物质，与重金属发生络合反应。同时，菌根通过影响宿主植物体内酶的活性，启动抗氧化系统。

2.4 调控基因表达

在重金属胁迫条件下，菌根调节宿主植物体内重金属吸收相关基因的表达，影响宿主对重金属的耐性、吸收、运输、迁移或积累。

[1]Glick BR．Phytoremediation:Synergistic use ofplants and bacteriatoclean up theenvironment．BiotechnolAdv，2003，21:383-393.

[2]Miethke M，Marahiel M A． Siderophore-based iron acquisition and pathogen control．Microbiol Mol Biol Rev，2007，71:413-415.

[3]Bruins MR，Kapil S，Ochme F W．Microbial resistance to metals in the environment．Ecotoxicol Environ Safety，2000，45:198-207.

[4]Ma Y，Rajkumar M，Freitas H．Isolation and characterization of Ni mobilizing PGPB from serpentine soils and their potential in promoting plant growth and Ni accumulation by Brassica sp．Chemosphere，2009，75:719-725.

翟海波（1983—），汉族，山东聊城人，硕士，工程师，主要从事环境影响评价和环境管理研究工作。