植物修復技術及其遺傳工程改良

楊文霞

摘 要：隨著社會水平的不斷提升，環境污染問題也隨之變得越發嚴重起來，現階段所使用的環境污染治理手段不僅需要耗費大量的資金，工作效率不高，常常還會對其他生態環境產生影響，因而使得植物修復技術在環境治理中越發得到了關注。為此文中筆者主要綜述了五種植物修復技術及作用機制，并對遺傳工程改良技術對植物修復能力提升研究進行了總結。

關鍵詞：植物修復;環境污染;遺傳改良;環境修復

在最近幾十年來發展過程中，國內外通過植物修復技術對環境污染進行治理，以及使用遺傳工程改良提升環境污染治理能力的相關研究獲得了突破性的發展，在文中筆者對近幾年來這方面所獲得的成就進行了相應的綜述，旨在為中國的環境治理問題提供指導意見。

一、植物修復技術的方法及使用

（一）植物提取

這種修復技術主要是通過植物根系對于土壤當中所含有的污染物質進行相應的吸收，進而轉移至植物地表部分容易被收割的器官中。在植物收割之后可進行焚化。這是通過植物進行土壤污染物降解的重要方式。植物通過其體內的各種轉運蛋白對土壤的營養元素進行吸收。但是這種類型的轉運蛋白諸如鋅轉、鐵轉運蛋白等并非具有專一性，除了對營養物質進行吸收之外，其也常?？梢詫ν寥喇斨兴械挠卸疚镔|進行吸收。但是對于植物怎樣將有毒物質進行吸收的機制現階段并沒有得到探明。由于有機物的污染大部分情況都是人為的，并非植物所生長的環境中，因此植物并未具有這些物質的轉運蛋白。對與金屬元素的吸收主要是由元素的狀態所決定的。金屬元素常常在土壤中以難于吸收的復合物存在，然而植物根系所產出有機酸、螯合物等能夠對金屬元素狀態進行轉變，并加速植物對于這些物質的吸收。

（二）植物降解

植物降解，主要是通過植物所分泌的酶對污染物進行降解，從而獲得無毒的代謝產物。這個過程可利用根系中所產生的酶來實現催化作用，同時也能夠將污染物吸入體內再進行分解。另外，植物也可以提高土壤當中微生物的活性，而這部分微生物也能夠對有毒物質進行降解。這種手段大部分情況下是用來對環境中的有機物進行降解?？梢员恢参锼到獾挠袡C物主要有dioxin等多氯雙酚類物質，多環類物質以及部分鹵化物。這部分化合物可以被植物所分泌的酶所分解，也能夠利用基因工程所引進地酶實現降解的目的。

（三）植物揮發

部分如汞、硒及有機污染物，在被吸收之后能夠轉變為無毒的揮發性物質，進而釋放到空氣之中。這個方法的優點是不需要進行植物的收割就能夠實現清除污染的目標。而對于把這部分元素釋放至空氣的問題，Cherian人等通過研究表明，從而植物中所放出的汞、硒等元素含量極低，不會對環境造成新污染。在使用植物進行土壤汞污染的治理中：汞主要是以液態、離子態和有機物等形式存在，土壤及水中的汞元素大部分情況下是微生物所吸收進而轉變成甲基汞，這種物質會對人及動物產生極大的毒性，而離子態及金屬態的汞則具有較小的毒性，在這當中金屬汞具有最小的毒性，且極易揮發，進而可有效實現土壤汞污染物的治理。

（四）植物過濾

植物，能夠實現對于空氣中諸如SO2等污染物，以及具有揮發性的鹵化物進行吸收，進而實現空氣過濾的作用。與此同時，水生植物可以把水中的污染物進行吸收被積累起來進而實現水體過濾的效果。水生植物的根系非常發達能夠與水體實現最大面積的接觸，進而實現緊密的過濾網。植物除了可以對金屬及類金屬實現吸收之外，也能夠實現水體營養物的消解。

二、遺傳工程改良

（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來。谷胱甘肽在與金屬有機物的清理及抗耐性方面有著非常多的作用。谷胱甘肽能夠與污染物進行融合，再被移送至細胞壁進行累積。谷胱甘肽是植物金屬螯合物主要形成原料。但是重金屬常常會導致植物發生氧化威脅作用。很多實驗室已經利用轉基因技術實現了與谷胱甘肽生成的相關基因，從而加大了谷胱甘肽在植物中的生成，進而實現提高植物耐性、累積的水平。

（二）金屬硫蛋白

金屬硫蛋白，當中含有豐富的半胱氨酸多肽，其主要含有70個左右的氨基酸，在這當中12～15個半胱氨酸。半胱氨酸當中所含有的硫基團能夠與汞、銀等離子相結合，并將其轉送至細胞的各個部位。金屬硫蛋白能夠將金屬復合物結合到谷胱甘肽，并送至液泡當中。很大一部分金屬硫蛋白基因早已從植物中克隆了出來，很多已得到了應用，所獲得的植物不僅能夠加強重金屬的抗性，同時也能夠提升植物體內的重金屬含量。

（三）植物螯合劑

植物螯合劑，其中也含有大量的半胱氨酸多肽。然而，其與金屬硫蛋白等多肽存在著很大的區別，植物螯合劑的形成并非由基因表達而來，其主要是植物螯合劑合成酶聚合谷胱甘肽而得到的。所以，提升谷胱甘肽的濃度及提高植物螯合劑合成的酶活都能夠加強谷胱甘肽的生成。

（四）金屬轉運蛋白

由于重金屬，被吸收以及在細胞之間轉移，都是通過植物體內所含有的金屬轉運蛋白所實現的，因為研究金屬轉運蛋白的機理，能夠有利于深入優化植物對重金屬的攝取作用。大部分的轉運蛋白基因已被成功的研究并獲得其價值，然而對其怎樣運載金屬的機理則并不完全明了。但是，提升鈣、鋅離子的轉運蛋白表達能夠有效加強植物對于有毒金屬的攝取。

三、結語

現階段，植物修復技術還處在發展時期，大多數的工作基本上都是在實驗室開展的，雖然具有實際案例，然而其與規模應用依舊具有很大距離。生態環境污染問題，在國內早已引發了廣泛的關注，通過植物修復技術的對環境進行治理必定具有廣闊發展空間，而廣泛地使用及推廣。

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