2.4根係分泌物
根係分泌物的組成和含量變化是植物響應環境脅迫最直接和最明顯的反應,它是不同生態型植物對其生存環境長期適應的結果。根係分泌物包括植物細胞主動釋放或被動滲漏到根際環境的低分子量化合物(如CO2、HCO3、H+、氨基酸、有機酸等)和高分子量化合物(如植物絡合素、植物高鐵載體、類金屬硫蛋白等),這類化合物對土壤重金屬具有螯合作用或酸化根際,促進土壤重金屬的溶解和根係的吸收。同時超積累植物可向根際分泌某種或某些特有的有機物或金屬結合體(MTs,PCs),促進金屬的溶解和釋放,提高金屬的植物有效性。
因此,超積累植物根係分泌物對土壤中金屬的活化機理仍值得進一步深入研究和探討。
2.5微生物效應
重金屬汙染的生物效應隨生物受體以及環境條件的變化而不斷波動,推測在長期重金屬環境馴化下不同種類的超積累(或積累)植物可能產生不同的根際微生物效應。受重金屬汙染的土壤,往往積累多種耐重金屬的真菌和細菌,微生物通過多種方式影響土壤重金屬的毒性和生物可利用性,目前報道較多的是菌根。通常認為在自然狀態下大多數植物都能形成菌根,菌根真菌寄生在植物根係,增加植物根係的表麵積,並且菌根能伸展到植物根係無法接觸到的空間,增加植物對水和礦質元素(包括重金屬元素)的吸收。由於根的分泌活動及其殘體的脫落,根際圈內細菌旺盛的生命活動顯著高於根際圈外的細菌。
基於上述,超積累植物活化土壤中非有效態重金屬的可能機理有:根係的主動截獲,這一作用機製在遏藍菜得到充分論證,在國際上基本得到普遍認可;在環境脅迫下,根係分泌特殊的有機物,誘導緩效態或非有效態金屬的大量溶解和釋放;超積累植物根際可能存在特殊的微生物區係。在超積累植物根際效應中可能以其中的一種方式為主,也可能三種方式共同發揮作用。
3根際微生態效應在植物修複中的應用
植物根係及根際微生物的共同作用改變根際環境,影響根際土壤中重金屬的生物有效性。由於土壤中重金屬的生物有效性是影響植物修複技術的主要限製因素之一,可以針對不同的重金屬汙染元素選擇相應的植物修複技術,擇用不同的調控措施改善根際微環境,提高重金屬的生物可利用性,促進植物對目標金屬的吸收和累積。
4問題與展望
為了更好地解決重金屬汙染問題,需要明確重金屬在根際環境中的分布、遷移機製、生物有效性以及植物對重金屬的吸收和累積機製,因此有必要在對超積累植物吸收重金屬的根際微環境過程作進一步探討。
參考文獻
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