重金属超累积植物
超累积植物——精选推荐
超累积植物超累积植物，也叫超富集植物，是指能够超量吸收重⾦属并将其运移到地上部的植物。
⽬前．世界范围内已经发现的超富集植物有400多种。
我国开展这⽅⾯的⼯作较晚．到⽇前为⽌，中国的科技⼯作者陆续发现了As的超富集植物蜈蚣草和⼤叶井⼝边草、Cd的超富集植物宝⼭堇菜、Mn的超富集植物商陆、Zn的超富集植物东南景天以及Cu的超富集植物海州⾹薷和鸭跖草。
例如，⽺齿类铁⾓蕨、野⽣苋和⼗字花科植物天蓝褐蓝菜对镉的富集能⼒强；紫叶花苕能富集铅和锌；蒿属和芥菜对铅的富集作⽤明显；在镍污染的⼟壤中可种植⼗字花科和庭芥属植物；在铜污染⼟壤中可种植酸模草，其植株含铜可达1.850mg/g。
此外，研究发现，植物对重⾦属的吸收与电渗滤有关。
因此，向植物根系通直流电能加强植物对重⾦属的吸收，向污染⼟壤施硫酸盐和磷酸盐能提⾼植物枝⼲部分对铬、镉、镍、锌和铜的富集系数。
⼀、超富集植物特点1、对⾼浓度的⾦属有较强的忍耐性；2、可累积相当⾼浓度的重⾦属；3、⽣长速度较快；4、较⾼的⽜物量；5、发达的根系。
⼆、植物修复技术我国由于矿⼭开采、⾦属冶炼、化肥使⽤等原因，遭受重⾦属污染的⼟地⾯积⼗分惊⼈，中国科学院⼀项研究显⽰，⽬前中国受镉、砷、铬、铅等重⾦属污染的耕地⾯积近两千万公顷，约占耕地总⾯积的1／5，全国每年因重⾦属污染⽽减产粮⾷⼀千多万吨，也造成了部分农产品重⾦属超标，影响⾷品安全。
环境被破坏或污染之后，传统的修复⽅法⼀般是⼯程、物理和化学法，往往成本较⾼，对环境⼲扰⼤。
近20多年来，⼈们开始研究利⽤⽣物修复⽅法，也就是利⽤⽣物的降解和转化作⽤来清除环境中的污染物。
这其中应⽤⽐较多有植物修复和微⽣物修复技术。
植物修复技术是⼀种以植物忍耐、分解或超量积累某些化学物质的⽣理功能为基础，利⽤植物及其共存微⽣物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的治理技术。
与传统修复⽅法相⽐，该技术成本低、过程简单，且环境友好，适⽤于空⽓、⼟壤和⽔体污染，特别是在重⾦属污染治理⽅⾯。
超累积植物简介-蜈蚣草
超累积植物简介与普通植物相比，学术界认为，超富集植物一般应具备4个基本特征：首先，临界含量特征，即植物地上部如茎或叶重金属含量应达到一定的临界含量标准，如锌、锰为10 000毫克/千克；铅、铜、镍、钴、砷均为1 000毫克/千克；镉为100毫克/千克；金为 1毫克/千克。
其次，转移特征，即植物地上部重金属含量大于根部重金属含量。
第三，耐性特征，即植物对重金属具有较强的耐性。
其中对于人为控制试验条件下的植物来说，是指试验中与对照相比，植物茎、叶、籽、实等地上部分的干重没有下降。
对于在自然污染状态下生长的植物来说，是指植物的生长从长相来看没有表现出明显的毒害症状。
第四，富集系数特征，即植物地上部富集系数（定义：指某种元素或化合物在生物体内的浓度与其在的环境中的浓度的比值）大于1。
一般来讲，植物体内重金属含量随土壤中含量的增加而提高重金属超量积累植物,是指能够超量吸收和积累重金属的植物，超积累植物体内的重金属含量要达到一般植物的100倍以上，不同元素有不同的临界值，一般业内公认的标准是，镉1000ppm，铜、镍、铅等为1000ppm，锰、锌为10000ppm.我国目前发现的超积累植物有：砷--蜈蚣草；锌--东南景天；锰--商陆；镉--龙葵等蜈蚣草蜈蚣草，蕨类一种，凤尾蕨科凤尾蕨属多年生草本。
叶簇生，一回羽状。
孢子囊群生于羽片侧脉顶部的联结脉上，线形。
广布于长江以南，生于路旁、石缝或石灰岩山地，是钙质土或石灰岩的标示植物。
蜈蚣草对砷超强喜好，它能通过根系大量吸收泥土中的砷，然后存进自己的叶片中。
生于海拔2000-3100m的空旷钙质土或石灰岩石上。
蜈蚣草是世界上第一种被发现的砷的超富集植物，对重金属具有超常规吸收与富集能力。
将蜈蚣草植于污染土壤，吸收重金属加以回收，可达到“清污与回收”双重目的。
蜈蚣草对土壤中铅、铜、锌与砷均有不同程度的抗性和修复能力。
在自然条件下，蜈蚣草可生长在砷含量40～50mg/Kg土壤中，甚至能在砷含量高达23400mg/Kg的矿渣中正常生长；在野外其叶片砷含量超过1000mg/Kg，室内栽培的叶片砷含量高达5070mg/Kg。
超累积植物与高生物量植物提取镉效率的比较
超累积植物与高生物量植物提取镉效率的比较杨勇;王巍;江荣风;李花粉【摘要】利用植物修复污染的土壤已受到广泛的关注.采用土壤盆栽试验,比较了超累积植物遏蓝菜与3种高生物量植物印度芥菜、烟草和向日葵对长期施用含镉有机、无机肥料污染的土壤(总Cd,2.87mg·kg-1)的提取效率.研究结果表明,遏蓝菜富集镉的能力明显高于其他3种植物,其地上部镉含量可达43.7mg·kg-1,分别是烟草、印度芥菜和向日葵(叶)的10、27和56倍;而地上部生物量最高的植物烟草,其生物量干重为24.8g· pot-1,分别是遏蓝菜、印度芥菜、向日葵的35倍、3倍、2倍.4种植物提取镉最多的是烟草,每盆可以提取117μg,遏蓝菜和印度芥菜提取镉量分别为35μg·pot-1和30μg·pot-1,向日葵提取量最少,每盆仅为10μg左右.植物对土壤中镉的提取效率分别为:烟草 1%,遏蓝菜0.6%,印度芥菜 0.5%,向日葵0.08%.4种植物种植后,土壤总镉和有效态镉含量没有显著的变化.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2009(029)005【总页数】6页(P2732-2737)【关键词】植物修复;重金属;烟草;超累积植物【作者】杨勇;王巍;江荣风;李花粉【作者单位】中国农业大学资源与环境学院,教育部植物-土壤相互作用重点实验室,农业部植物营养与养分循环重点实验室,北京,100193;中国农业大学资源与环境学院,教育部植物-土壤相互作用重点实验室,农业部植物营养与养分循环重点实验室,北京,100193;中国农业大学资源与环境学院,教育部植物-土壤相互作用重点实验室,农业部植物营养与养分循环重点实验室,北京,100193;中国农业大学资源与环境学院,教育部植物-土壤相互作用重点实验室,农业部植物营养与养分循环重点实验室,北京,100193【正文语种】中文【中图分类】Q143;Q948;X171随着我国经济的飞速发展和工业废水、废气和废渣的大量排放，土壤和农作物重金属污染问题日趋严重。
草地植物对土壤重金属污染的吸收与积累
草地植物对土壤重金属污染的吸收与积累土壤重金属污染是现代环境问题中的一个重要方面，严重影响着人类和生物的健康。
草地植物作为自然界的重要组成部分，对土壤重金属污染的吸收与积累具有一定的重要意义。
本文将讨论草地植物对土壤重金属的吸收机制以及其对污染物的积累能力进行探究。
Ⅰ. 草地植物的土壤重金属吸收机制1. 根系吸收草地植物通过其根系来吸收土壤中的重金属元素。
根系的吸收能力与植物物种、根系特征以及土壤环境等因素密切相关。
一般而言，草地植物通过细小的根毛和细胞膜上的通道将土壤中的重金属离子吸附到根系表面，并通过离子交换和活动转运蛋白等机制，在根部以及茎叶等部位积累。
2. 叶片吸收草地植物的叶片也能吸收土壤中的重金属物质。
一部分重金属元素可通过气孔进入叶片并积累。
然而，叶片对重金属的吸收相对较低，相比之下，根系对重金属的吸收能力更强。
3. 胞间运输草地植物的细胞壁中含有一些多酚类和多糖类物质，这些物质在胞间腔中形成络合物与重金属结合，并通过胞间运输系统将其转运至植物体内的各个部位。
这一过程对于草地植物内部的重金属积累起到了重要作用。
Ⅱ. 草地植物的重金属积累能力草地植物对土壤重金属的不同吸附和甄别能力导致了其对重金属的不同积累能力。
一般而言，草地植物可以分为金属超级累积植物和金属蓄积植物两类。
1. 金属超级累积植物金属超级累积植物，如桐叶神树和蒲公英等，具有极高的重金属累积能力。
它们通过根系吸收土壤中的重金属，然后将其大量积累在细胞壁和空隙中。
这些植物通常可在富含重金属的土壤环境中生长，被广泛应用于土壤修复和重金属资源利用。
2. 金属蓄积植物金属蓄积植物，如黑麦草和狗尾草等，相对于超级累积植物来说，对重金属的累积能力较低。
它们主要通过将部分重金属离子固定在根系和胞间物质中，减少进入植物体内的含量。
然而，这类植物具有较高的生长速度和较强的耐逆性，有助于在污染环境中维持植物群落的稳定性。
Ⅲ. 草地植物对土壤重金属污染的应用前景草地植物对土壤重金属污染的吸收与积累具有重要的应用前景。
煤矸石对植物生长的影响及调控措施研究
煤矸石对植物生长的影响及调控措施研究植物是地球上生命的基础和重要组成部分，对于人类的生存和生活具有重要意义。
然而，随着工业化进程的加快和能源需求的增加，煤矸石作为一种废弃物逐渐引起了人们的关注。
煤矸石中含有大量的重金属和其他有害物质，对植物生长造成了一定的影响。
本文将探讨煤矸石对植物生长的影响及调控措施的研究。
首先，煤矸石中的重金属对植物生长具有直接的影响。
重金属如铅、铜等在煤矸石中比较常见，它们在土壤中积累并被植物吸收后，会中毒植物细胞，抑制植物的生长和发育。
此外，重金属也会干扰植物的光合作用和呼吸作用，导致植物的光合效率降低，从而影响养分吸收和物质代谢。
煤矸石中还含有有机物质，这些有机物质的分解过程会消耗土壤中的氮、磷等养分，使土壤贫瘠化，影响植物的根系发育和生长。
其次，植物对煤矸石的适应性也是研究的一项重要内容。
在长期的演化过程中，一些植物物种对抗重金属污染具有较强的适应性能力，这些植物被称为重金属超级累积植物。
这些植物能够通过吸收和转运重金属离子来适应高重金属含量的环境，减轻重金属对植物的毒害作用。
因此，利用这些植物进行煤矸石的修复和植被恢复已成为一种研究热点。
例如，Brassica juncea（芸薹）和Thlaspi caerulescens（青铜蓟）等植物物种被广泛研究和应用于煤矸石修复工作中。
此外，通过调控土壤环境可以减轻煤矸石对植物生长的影响。
碱性土壤是煤矸石修复中的常见问题之一，而改良土壤酸碱性是一种有效的调控措施。
通过添加酸性物质如硫酸铵或硫酸等，能够降低土壤的pH值，减少土壤中重金属的毒害作用。
同时，在土壤中添加有机质和养分也可以改善土壤的性质，并提供植物生长所需的养分元素，增加植物的抗逆性和生长活力。
另外，植物共生微生物的应用也成为研究重点。
植物与共生微生物之间的相互作用可以增强植物对煤矸石污染的适应性。
一些微生物如根际细菌和真菌等能够与植物形成共生关系，通过促进植物的根系生长和养分吸收，提高植物对重金属的耐受性。
超积累植物龙葵及其对镉的富集特征
超积累植物龙葵及其对镉的富集特征一、本文概述本文旨在深入探讨超积累植物龙葵及其对镉的富集特征。
我们将首先概述龙葵作为一种超积累植物的基本生物学特性，包括其生长习性、分布范围以及生理生态特征。
随后，我们将重点分析龙葵对镉元素的富集机制，包括其在植物体内的吸收、转运和积累过程，以及镉在龙葵体内不同组织器官的分布规律。
我们还将探讨龙葵对镉胁迫的响应机制，包括其生理生化变化和对镉的解毒策略。
我们将对龙葵作为镉污染土壤修复植物的潜力进行评估，并讨论其在实际应用中的前景和挑战。
通过本文的研究，我们期望为深入理解超积累植物对重金属的富集机制提供新的视角，并为镉污染土壤的生物修复提供理论依据和技术支持。
二、龙葵的生长特性及对镉的适应性龙葵（Solanum nigrum L.）是一种具有超积累能力的植物，其独特的生长特性使其在重金属污染环境中具有显著优势。
龙葵属于茄科茄属，是一种多年生草本植物，广泛分布于我国南北各地，具有较强的适应性和生命力。
龙葵的生长特性表现在其能够快速生长、繁殖能力强、根系发达、生物量大等方面。
在重金属污染土壤中，龙葵能够通过其强大的根系吸收和固定土壤中的重金属离子，如镉（Cd）。
龙葵的根系具有大量的根毛和侧根，增加了与土壤的接触面积，从而提高了对重金属的吸收效率。
龙葵对镉的适应性表现在多个方面。
龙葵能够在较高浓度的镉胁迫下正常生长，甚至在一定范围内表现出促进作用，这与其体内镉的耐受机制和解毒机制有关。
龙葵能够将吸收的镉主要积累在地下部分，如根部和茎基部，从而降低了地上部分的镉含量，减少了镉对植物生长的负面影响。
龙葵体内还具有一套高效的镉转运和储存机制，能够将吸收的镉转运到液泡中，与有机酸结合形成稳定的化合物，从而降低镉的毒性和生物有效性。
龙葵作为一种超积累植物，在重金属污染土壤中表现出强大的生长优势和镉适应性。
其独特的生长特性和对镉的富集特征使其成为重金属污染土壤修复和植物提取技术的理想选择。
超富集植物遏蓝菜对重金属吸收_运输和累积的机制
生物工程学报Chin J Biotech2010, May 25; 26(5): 561–568 Chinese Journal of Biotechnology ISSN 1000-3061 cjb@©2010 CJB, All rights reserved.超富集植物遏蓝菜对重金属吸收、运输和累积的机制刘戈宇，柴团耀，孙涛中国科学院研究生院生命科学学院，北京 100049摘要:遏蓝菜Thlaspi caerulescens可以在其地上部累积大量重金属如锌、镉等，是公认的超富集植物。
由于该植物生物量小，不宜直接用于重金属污染的土壤植物修复，而被广泛作为一种模式植物来进行重金属富集机制研究。
遏蓝菜对重金属离子的累积大致经过螯合剂解毒、地上部长距离运输以及在液泡中的储存等生理过程。
已经发现的植物体内的金属螯合剂——有机酸、氨基酸、植物络合素(PCs)、金属硫蛋白(MT) 和尼克烟酰胺NA等，区室化以及长距离运输相关的转运蛋白——ZIP (ZRT/IRT like protein)、CDF (Cation diffusion facilitator)、Nramp (Natural resistance and macrophage protein) 和HMA (Heavy metal ATPase) 等家族，以上各种基因、多肽与蛋白等共同参与了植物对金属累积与耐受过程并发挥各自重要的作用。
以下主要介绍了遏蓝菜重金属超富集相关的基因、多肽和蛋白，以及它们在重金属螯合作用和运输过程中的功能。
关键词:遏蓝菜，重金属，富集，螯合，转运Heavy metal absorption, transportation and accumulation mechanisms in hyperaccumulator Thlaspi caerulescensGeyu Liu, Tuanyao Chai, and Tao SunCollege of Life Science, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, ChinaAbstract:Thlaspi caerulescens, the famous model plant of heavy-metal hyperaccumulator, can uptake and accumulate large amount of heavy metals in its above-ground part of the plants. However, the very low biomass in Thlaspi caerulescens makes this plant unfit for direct application in phytoremediation. In recent years, there are many reports about the physiological and molecular characterization of Thlaspi caerulescens under heavy metals stresses, including absorption, transport and intracellular detoxification processes (e.g., chelation and compartmentation). Research teams have conducted many studies of chelators in plants, such as organ acid, amino acid, phytochelatins, metallothioneins and nicotianamine, and so on. Several transport protein families, such as Zinc Regulated Protein, Cation Diffusion Facilitator, Natural Resistance and Macrophage Protein and Heavy Metal ATPase, play important role in short/long distance transport in the plant. In this review, we summarize the current knowledge of the physiological and molecular mechanisms of heavy metals accumulation in Thlaspi caerulescens, with particular emphasis on the roles of transporters and chelatins in modulating plant heave-metal-stress responses.Keywords:Thlaspi caerulescens, heavy metal, accumulation, chelation, transportationReceived:November 17, 2009; Accepted: March 8, 2010Supported by: National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (No. 2006AA10Z407), Genetically Modified Organisms Breeding Major Projects (No. 2009ZX08009-130B).Corresponding author: Tuanyao Chai. Tel/Fax: +86-10-88256343; E-mail: tychai@国家高技术研究发展计划 (863计划) (No. 2006AA10Z407)，转基因生物新品种培育科技重大专项 (No. 2009ZX08009-130B) 资助。
镉(Cd)作为一种高度有毒且生物累积性强的重金属污染物
镉（Cd）作为一种高度有毒且生物累积性强的重金属污染物，对植物生态系统构成了严重威胁。
在土壤-植物连续体中，镉因其显著的毒性和流动性，引起了土壤科学家和植物营养学家的广泛关注。
为了深入探究镉对植物生长发育及生理机能的影响，本研究以年轻嫩叶蔬菜品种Eruca sativa（芝麻菜）为对象，通过设计盆栽试验，模拟了不同浓度Cd（0、1.5、6和30 μmol/L）对幼苗的施用情境，对其形态、生理及生化适应性进行了详尽的研究。
研究结果显示，在高镉胁迫下，E. sativa幼苗叶片中镉积累显著增加，这种积累可能会对植物细胞结构和生理功能造成严重干扰。
进一步的分析表明，镉胁迫使光合作用受到了显著抑制，表现为光合速率明显下降，同时，叶绿素a、b以及其他色素含量也出现了不同程度的降低。
这暗示镉可能通过损害光合器官结构、抑制光合色素合成以及破坏光合电子传递链，从而削弱了植物的光合能力。
此外，镉胁迫对植物抗氧化防御系统产生了重大影响。
抗氧化酶活性检测结果显示，抗坏血酸过氧化物酶（APX）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶活性在镉处理后均呈现出显著降低的趋势。
这些酶在正常情况下起着清除活性氧、维持细胞内氧化还原平衡的关键作用，其活性的降低表明镉胁迫使植物抗氧化防御系统遭受了严重破坏。
与此形成对比的是，植物体内总抗坏血酸（TAS）的浓度在所有Cd施用水平上均有上升，这可能是植物在响应镉胁迫时的一种自然保护机制，试图通过提高抗坏血酸的含量来抵御镉引起的氧化应激。
然而，抗坏血酸（ASA）和脱氢抗坏血酸（DHA）的变化趋势较为复杂，在1.5μmol/L镉处理时不显著增加，而在6和30 μmol/L处理时表现出显著上升，但在最高浓度30 μmol/L镉处理下并未观察到显著下降。
综上所述，面对镉胁迫，E. sativa幼苗被迫将大量能量从生长转移至抗氧化代谢物和渗透调节物质的合成中，以期对抗镉的毒性效应。
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超累积植物
目前，已发现400多种植物能够超积累各种重金属。
如半卡马菊、多花鼠鞭草、布氏香芥、塞贝山榄(俗称蓝汁)、杨树、苎麻、月季、油菜、印度芥菜、遏蓝菜、酸模、海州香薷、鸭跖草、密毛蕨、蜈蚣草、大叶井口边草、粉叶蕨、牡蒿、剑叶凤尾蕨、羽叶鬼针草、紫花苜蓿、银合欢、空心莲子草、东南景天、北美车前、北美鬼针草、北美独行菜、一年蓬、裸柱菊、细叶芹、芥子草白麻、普通豚草、颠茄等。
这些植物大多在当地土生土长，可富集镍、镉、铜、钴、锰、铅、硒、砷、锌等元素，净化被这些金属污染的土壤。
苎麻基地遏蓝菜
苋科植物
蜈蚣草
一些超累积植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富集重金属特性的苋科植物对土壤中重金属的吸收率达到100%。
在以硫酸盐和磷酸盐为肥
料的情况下，遏蓝菜属的一些栽培变种的茎杆对重金属具有较强的富集能力，苎麻以及一些藻类藻类对重金属具有较强的吸收能力。
因此，利用超累积植物处理重金属污染区是一种比较理想的方法。
已发现的超富集植物
部分重金属的超累积植物mg/kg。