不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究

秦凯钰 樊帅群 王永吉 张粉果

【摘 要】在我国社会经济发展过程中，工业生产产生的重金属对土壤的污染十分严重。论文围绕不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究展开讨论，目的是利用不同生态型植物具有的重金属忍耐能力，为生态植物具有的金属耐性和累积能力研究提供参考依据。

【Abstract】 In the process of social and economic development in China， the pollution of soil by heavy metals produced by industrial production is very serious.The paper discusses the accumulation and tolerance of heavy metals in different ecotypes of plants， the purpose of which is to make use of the tolerance of different ecotypes of plants to heavy metals to provide reference for the research of metal tolerance and accumulation ability of ecological plants.

【关键词】生态型; 植物修复; 耐性生态型; 敏感生态型

【Keywords】 ecotype; phytoremediation; tolerant ecotype; sensitive ecotype

【中图分类号】Q94                                           【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）04-0130-02

1 引言

地球环境污染问题日益严重，目前，40%以上的植物受到污染物质中重金属的破坏，土壤中的重金属主要包括Zn、Co、Pb等，植物在受到多种重金属物质污染后，作为重金属的处理和承担者，很多植物具有修复重金属土壤的能力，已经成为世界范围内解决土壤重金屬污染问题的主要发展方向[1]。

2 生态型概念、产生及分类

为解决重金属物质对土壤产生的破坏，许多科学家提出将生态型环境作为研究目标，目的是解决重金属对不同地区造成的污染问题。在土壤受到重金属物质污染后，土壤中生长的植物受到重金属物质影响，植物的生长特点和遗传特征将出现不同程度的变化，包括污染和非污染生态型。在现代，对重金属土壤污染生态型出现的反应中，一般分为耐性生态型以及敏感生态型等，而根据生长环境形态，又可以分为矿山生态型、敏感生态型等，在不同重金属污染形态中，可以分为非金属和金属生态型。

3 不同生态型植物对金属积累和耐性之间的关系

目前，研究人员无法确定植物产生的耐性，是否与不同生态型环境有关，而且植物的耐性通常表现为两个方面：一是植物对重金属表现出的排斥性;二是植物中重金属不断累积，植物会自行分解重金属物质，通常将分解后的重金属转移到细胞壁或细胞液中。在研究过程中，研究人员发现，富集植物会产生较高的耐性，代表植物如天蓝遏蓝菜，而该植物对Cd在不同生态型环境中的耐性会发生变化，一般在Ganges 生态型中表现的耐性较为明显[2]。对该植物在不同生态型中具有的耐性研究发现，该植物自身的耐性不会因为环境变化而变化。

4 不同生态型植物积累重金属的异同

研究人员对不同的植物重金属累积能力研究时发现，植物在不同生态型中表现的累积能力会发生变化。例如，在Ganges 生态型和Prayon生态型中，天蓝遏蓝菜中累积的Cd量，前者要高于后者。植物在不同生态型的生长过程中，研究人员发现植物体内元素对金属的运转能力，与金属累量是有关系的。在天蓝遏蓝菜植物中，如果植物内缺少Fe元素，在Ganges 生态型会产生转运体物质，改造物质会不断提升Cd物质的累积量。

5 不同生态型植物的对重金属的耐性

5.1 不同生态型植物重金属耐性的异同

受到不同污染介质的影响，生态型中植物的耐性会有所不同，一般在污染地的植物生长情况要优于未污染地。在对重金属物质Zn研究时发现，研究人员在未污染地区收集到的植物，其对Zn耐性能力较高。而在对陆地植物耐性能力研究时发现，植物自身的重金属耐性保持在固定的范围内。

5.2 不同生态型植物耐重金属机制

①遗传机制。研究人员在对不同类型植物金属耐性试验中发现，植物在金属污染生态型环境中，遗传耐性会区别于其他生态型环境中[3]。例如，绒毛草对As金属物质耐性研究时发现，该植物的生态型环境中，产生一种抵制砷酸盐、磷酸盐等物质的物质，该物质组成抑制基因，能够快速降低植物细胞中As3+元素的累积速度。②酶系统的作用。研究人员根据重金属耐性和非耐性生态型生长的植物中，提取出酶系统对重金属产生的耐性发现，如果在植物体外，两种生态型植物对重金属的耐性是没有区别的，也不会产生抗性酶。③对重金属的避性。研究人员Lolkema使用水耕方法对铜矿山中石竹科麦瓶草植物进行耐性研究，通过与非耐性植物对比研究时发现，植物根系中铜浓度低于非耐性生态型。在对蝇子草进行Cu耐性生态型研究时发现，植物根部会产生更多的抑制反应。④对进入植物的重金属通过区域化及螯合方式解毒。在对植物重金解毒能力研究时，研究人员发现植物的解毒能力与细胞中螯合肽结合能力有关。在S. vulgaris研究过程中，提升植物中Cd耐性，一般与螯合肽的含量没有关系，通常与植物对重金属的区隔化能力有关。

6 不同生态型植物在生态恢复中的应用

围绕生物学概念研究时，研究人员认为生态恢复过程受到多种金属物质污染后，无法出现较好的恢复状态，一般体现在植物出现的遗传差异性。在种植金属耐性植物时，对污染土壤的恢复有明显的促进作用，如研究人员Wong 等对铁尾矿区域出现的污染问题治理过程中，种植的植物对多种重金属（Mn、Fe、Cu）具有较高的耐性，种植的植物由乐昌和凡口组成，对重金属表现出明显的强耐性能力，成为恢复重金属污染土壤的主要种植植物。

7 结语

综上所述，世界各国已经开展重金属对土壤污染问题研究和分析，通过对植物具有的重金属耐性、积累以及生理调节等能力的深入研究，发现植物能够有效解决土壤中重金属污染问题。在今后对植物重金属耐性生态型研究时，要求科研人员扩大研究范围，将更多的条件融入研究，以提高植物具有的耐性和扩大其积累应用领域。

【参考文献】

【1】郑喜珅，鲁安怀，高翔，等.土壤中重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境，2012（01）：10.

【2】土杨万勤，王开运，宋光煜.壤生态型及其应用[J].中国生态农业学报， 2002（01）：85-86.

【3】杨肖娥，龙新宪，倪吾钟，等.古老铅锌矿山生态型东南景天对锌耐性及超积累特性的研究[J].植物生态学报，2001（06）：152.