土壤污染是全球性的環(huán)境問題，嚴重威脅人類健康，影響社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。合理應(yīng)對耕地重金屬污染是當前我國急需解決的現(xiàn)實問題之一。

記者7月3日從中國科學(xué)院昆明植物研究所獲悉，該所許建初研究團隊多年來從事植物對重金屬的響應(yīng)機制和植物修復(fù)技術(shù)相關(guān)研究的李雄博士等人，在土壤重金屬污染修復(fù)植物資源篩選及植物響應(yīng)重金屬的根際機理方面取得進展，該研究不僅篩選出了新的可以修復(fù)重金屬污染的植物資源，還有助于理解植物適應(yīng)重金屬污染土壤的根際機理。

用植物去除土壤重金屬綠色簡單又經(jīng)濟

據(jù)2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，我國土壤總的點位超標率（重金屬超標點位在所有檢測土壤點位中的比例）達到16.1%，其中耕地、林地、草地土壤點位超標率分別為19.4%、10.0%、10.4%。從污染物來看，鎘、鎳、砷、銅、汞、鉛等重金屬及類金屬污染物的點位超標率分別為7.0%、4.8%、2.7%、2.1%、1.6%、1.5%。

李雄介紹，相對于物理和化學(xué)修復(fù)方法，以植物可吸收和富集重金屬的天然特性為基礎(chǔ)的植物提取技術(shù)，具有簡單、經(jīng)濟、綠色等優(yōu)點，是去除土壤中重金屬的有效方法。

目前，包括重金屬超富集植物在內(nèi)的許多植物，已經(jīng)被用于修復(fù)重金屬污染土壤的研究或工程中。“因此，選育優(yōu)良的土壤重金屬污染修復(fù)植物資源并解析植物耐受和富集重金屬的潛在機制，對于通過植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)對突出的耕地重金屬污染問題具有重要意義。”許建初說。

探究特殊植物在污染土壤中正常生長的機理

原產(chǎn)于美洲的大花金雞菊，是菊科金雞菊屬多年生草本植物，在我國廣泛栽培。它對土壤要求不嚴，喜肥沃、濕潤排水良好的砂質(zhì)土壤。

大量研究表明，土壤鎘污染主要來源于大氣中的鎘沉降，以及農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜的使用。此外，污水灌溉、污泥施肥、含重金屬廢棄物堆積以及金屬礦山酸性廢水污染等，也會造成土壤鎘污染。

在篩選土壤重金屬污染修復(fù)植物資源過程中，李雄等人發(fā)現(xiàn)，大花金雞菊對重金屬鎘具有較強的耐受性，能在每千克20毫克左右的土壤鎘濃度下安然無恙。

實驗數(shù)據(jù)表明，大花金雞菊是一種鎘富集型植物，可以用于土壤鎘污染的修復(fù)。李雄介紹，在每千克20毫克土壤鎘脅迫下，大花金雞菊體內(nèi)的抗氧化酶和多種游離氨基酸被顯著誘導(dǎo)參與鎘解毒。

有意思的是，在植物根際，他們還發(fā)現(xiàn)了多種微生物類群的豐度在鎘污染下顯著改變。這些微生物可能還是鎘污染脅迫下維持大花金雞菊生長和活力的“好幫手”，它們有的直接影響植物對鎘的吸收，甚至部分微生物還可能參與了土壤中鉀的活化，從而調(diào)控植物對鎘的吸收。

此項研究，從植物生理和根際效應(yīng)方面解析了大花金雞菊耐受和富集鎘的潛在機制。

除此之外，李雄等人通過種子萌發(fā)實驗發(fā)現(xiàn)，藥用大黃、掌葉大黃和雞爪大黃對重金屬鎘與鉛都有一定耐受性，它們在鎘、鉛復(fù)合污染的土壤中能正常生長。

相對于未種植植物的土壤，3種大黃的根際土壤的理化性質(zhì)變化相似，或許是它們有不同的根系，各自“招募”了一些不同的根際細菌，這些不同的細菌，也促進了它們在鎘、鉛脅迫下的生長和活力，一些根際細菌可能直接影響植物對鎘和鉛的吸收。

此項研究，促進了對同屬植物響應(yīng)重金屬特性異同的理解，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威國際期刊《化學(xué)圈》上。

來源于：科技日報