植物内生菌及其在植物修复中的作用以及研究进展
植物内生菌的生态学作用与天然产物研究现状及展望

植物内生菌的生态学作用与天然产物研究现状及展望植物内生菌(Endophytic fungi)是一类生活在植物内部组织中的真菌。
它们和植物形成共生关系,对植物生长和生态系统的稳定性起着重要的作用。
近年来,随着对植物内生菌的研究不断深入,人们发现它们具有丰富的天然产物资源,对农业、医药等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍植物内生菌的生态学作用、天然产物研究现状及展望。
一、植物内生菌的生态学作用植物内生菌是一类生活在植物内部组织中的微生物。
它们与植物形成共生关系,通过与植物共生,植物内生菌可以帮助植物提高对环境胁迫的适应能力,增强植物的抗病能力和抗逆性。
植物内生菌对于植物的生长发育、养分吸收、抗病抗逆等方面起着重要的作用。
1.1 植物内生菌与植物生长发育植物内生菌能够通过产生生长激素和植物生长调节物质等方式促进植物的生长发育。
一些研究表明,植物内生菌可以促进植物根系的生长和发育,提高植物的营养吸收和养分利用效率。
1.2 植物内生菌对植物的抗病抗逆作用1.3 植物内生菌对土壤和生态系统的影响植物内生菌的存在和活动对土壤的肥力、结构和生物多样性等起着重要的影响。
它们可以促进土壤中的养分循环,提高土壤的养分利用效率,维持土壤的生态平衡。
植物内生菌还可以影响植物群落的结构和功能,对生态系统的稳定性和健康起着重要的作用。
二、植物内生菌天然产物的研究现状随着对植物内生菌的研究不断深入,人们发现植物内生菌具有丰富的次生代谢产物资源,其中包括抗生素、生物碱、多糖、酶等多种物质。
这些物质在农业、医药等领域具有重要的应用价值,受到人们的广泛关注。
植物内生菌产生的抗生素具有抑制细菌、真菌和病毒等微生物的活性,对一些重要的农业病害具有良好的控制效果。
青霉素、链霉素等广泛应用于农业生产中的抗生素就是通过发酵生产的方式从植物内生菌中获得的。
植物内生菌产生的生物碱具有广泛的抗肿瘤、抗炎、抗氧化等生物活性。
一些研究表明,植物内生菌产生的生物碱对一些重要的医学问题具有重要的应用前景,受到人们的广泛关注。
植物内生菌的研究

植物内生菌的研究摘要:植物内生菌是植物微生态系统的重要组成部分,在长期的协同进化过程中,与植物形成了互惠互利的关系。
植物内生菌能够产生活性物质,可作为生物防治资源、外源基因的载体和新药的来源,在农业、医药卫生领域有着巨大的应用潜力。
但是虽然经过几十年的研究,目前植物内生菌的研究仍处于起步阶段,对其开发和应用刚刚展开。
关键词:植物内生菌,发展,应用,问题植物体内普遍存在着内生菌,由于其生活在没有外在感染症状的健康植物组织内部,因此植物内生菌的存在和作用长期以来未被发现。
直到20世纪30年代,由于牲畜食了感染内生真菌的牧草,给畜牧业造成重大损失,才开始对植物内生菌有了初步认识。
内生菌一词“endophyte”最早是由德国科学家yDeBerr于1886年提出。
1986年,Carrol将植物内生菌定义为生活在地上部分、活的植物组织内不引起明显症状的微生物。
1991年,Petrini提出植物内生菌是指生活史的一定阶段生活在活体植物组织内不引起植物明显病害的微生物。
1992年,K1eopper等认为植物内生菌是指能够定殖在植物细胞间隙或细胞内,并与寄主植物建立和谐联合关系的一类微生物,并首次提出了“植物理内生细菌”的概念,他认为能在植物体内定殖的致病菌和菌根菌不属于内生菌。
目前,植物内生菌较被公认的定义是指那些在其生活史的一定阶段或者全部阶段生活于健康植物的各种组织和器官内部的真菌或者细菌,被感染的宿主植物(至少是暂时)不表现出外在症状,是一个生态学概念,而非分类学单位。
植物内生菌的研究现状1. 植物内生菌的生物多样性植物内生菌的生物多样性主要包括寄主植物种类多样性、内生菌在寄主植物不同部位分布多样性和内生菌自身种类多样性。
研究发现植物内生菌广泛存在,地球上300000种植物中都有内生菌的存在。
农业上对内生菌研究较多的植物有水稻、小麦、棉花、高粱、牧草、马铃薯、玉米、甘蔗、甜菜、黄瓜、柠檬等。
研究发现植物内生菌几乎存在于植物的所有组织中,不仅存在于植物的根、茎、叶、花、果、胚、种子中,在植物的根瘤中也分离到了内生菌。
内生菌根真菌对植物生长的促进作用研究

内生菌根真菌对植物生长的促进作用研究
植物表面和根际内都有很多微生物,其中内生菌根真菌与植物的生长发育密切相关。
内生菌根真菌是指生长在植物根系内的真菌,它们可以与植物根共同形成菌根,与植物建立互惠共生关系,共同促进植物的生长、发育和抗逆能力,被认为是植物与环境相互作用的重要因素之一。
内生菌根真菌对植物生长的促进作用已经被广泛研究。
内生菌根真菌能够帮助植物吸收土壤中的养分,特别是磷和氮,同时还可以促进植物根系的生长和发育。
研究发现,内生菌根真菌可以通过调节植物内源激素水平,增加植物叶绿素含量和光合作用速率,增强植物的抗逆能力,提高植物的产量和品质。
内生菌根真菌的生长和发育与植物的生长阶段密切相关。
在植物初生阶段,内生菌根真菌可以促进植株的根系生长,增加植物对磷和氮的吸收能力。
随着植株的生长,内生菌根真菌的数量也会逐渐增多,更多的真菌会进入植物叶片和茎部,同时它们也会调节植物的内部环境,保持植物内部水分和营养的平衡,提高植物的抗逆能力。
在实践生产中,内生菌根真菌的应用已经被广泛采用。
内生菌根真菌可以通过菌剂的形式添加在土壤中,帮助植物吸收土壤中的养分,促进植物的生长和发育。
内生菌根真菌还可以修复环境污染,特别是修复重金属污染物的能力较强。
总之,内生菌根真菌对植物生长的促进作用是无法忽视的。
随着人们对环境友好型农业的需求日益增长,内生菌根真菌的应用前景也越来越广阔。
未来,还有很多问题需要进一步的研究和探索,例如内生菌根真菌对不同作物的促进效应是否存在差异,不同菌株之间的特征差异等。
相信随着科技的不断发展,内生菌根真菌的应用前景将更加广阔。
植物内生菌的生态学作用与天然产物研究现状及展望

植物内生菌的生态学作用与天然产物研究现状及展望植物内生菌是指与植物共生的微生物,它们能够在植物体内或根际生存繁殖,并对植物的健康和生长发育产生影响。
随着近年来对微生物多样性与功能的研究不断深入,越来越多的证据表明,植物内生菌具备着丰富的生态学作用,对生物多样性的维持、植物的抗病性、逆境适应性、生长调控等方面起着重要的作用。
与此同时,随着对植物内生菌多样性的深入理解,越来越多的内生菌代谢产物被发现并应用于医药、农业等领域,成为天然产物研究的热点领域之一。
植物内生菌对生物多样性的维持植物内生菌可通过多种途径影响宿主植物,例如抑制土壤病原菌的生长、协调植物光合作用、提高植物营养吸收能力等,从而增强植物的适应性。
固氮内生菌的活动也极大地影响了土壤中的氮同化过程,从而维持了生态系统的可持续发展。
因此,越来越多的研究开始重视植物内生菌对生态系统稳定性的维持作用,探讨其对生态保护的潜在贡献。
植物内生菌对植物的抗病性和逆境适应性的调节植物内生菌能够与植物的免疫系统产生互惠互利的作用,关键是通过调节植物内源激素的水平和激素信号通路的模式,增强植物对病原微生物和逆境的抵抗力。
因此,越来越多的研究开始关注植物内生菌对植物抗病性和逆境适应性的调节作用,探索植物-微生物互利共生的分子机制。
植物内生菌的活动将对植物生长的各种生理指标产生显著的改变,如根系的形态和生物量、植物生长素和类黄酮的累积和排放等。
研究表明,多种内生菌可通过生物合成植物激素、酶促合成辅酶和合成降解氨基酸代谢途径调节植物生长发育。
因此,对植物内生菌对植物生长发育的调节机制进行深入研究,对于探索植物生长发育的分子生物学机制具有重要的意义。
植物内生菌代谢产物的研究已成为天然产物发现的热点之一,同时也成为了发展微生物代谢工程的重要途径之一。
内生菌代谢产物具有显著的生物活性和适用性,如生物杀虫剂、抗真菌剂、抗肿瘤剂、抗病毒剂等可以应用于医药、农业等领域。
例如,茶树内生菌产生的茶韦酸经过提纯和提纯后可作为重要的化妆品原料和抗氧化剂。
内生菌在植物生长中的作用与应用

内生菌在植物生长中的作用与应用植物是地球上最为重要的生命形式之一,其生长繁衍与人类社会发展密切相关。
然而,植物的健康成长过程并不总是轻松顺利的,它们需要在严峻的自然环境中与各种外部因素进行斗争。
因此,寻找适合植物生长的方法一直是人类所追求的目标。
在此之中,内生菌正逐渐为人们所认识和重视。
本文将就内生菌在植物生长中的作用与应用进行探讨。
内生菌,顾名思义是指存在于植物内部的一类菌群,它们与植物之间存在着特殊的共生关系。
内生真菌是目前已知面积最广、种类最多的内生菌。
它们不断进化提供各种协助植物生长的能力,使得植物能在更广泛而残酷的环境条件下生长繁衍。
内生菌对植物的生长有多重要的影响?内生菌在植物生长过程中发挥着多方面的作用,不仅有助于提高植物的抗逆性,还能增强植物免疫能力,促进植物的生长和发育,增强植物的营养吸收等。
1. 提高植物的抗逆性内生菌在植物生长中的效应之一就是能够帮助植物建立或增强其在逆境条件下的生理机制。
具体而言,内生菌可以引发植物产生多种抗逆性相关的物质,如抗氧化物质、交感激素和酚类等,帮助植物抵御来自外部环境的压力。
2. 增强植物的免疫能力植物很容易被感染病毒和真菌,从而出现一系列生长障碍甚至死亡。
然而,如果植物与某些内生菌建立了良好的共生关系,内生菌可以帮助植物提高免疫力,减少病菌侵染造成的伤害。
内生菌可以分泌一些抗生物质或产生激素,促进植物抵御病毒进攻。
3. 促进植物的生长和发育内生菌中的真菌具有较高的附着能力和营养依赖性,它们能通过进入植物根系及其组织内,与植物共生,并在此过程中为植物提供大量的营养物质和植物生长激素,从而促进植物的生长和发育。
4. 增强植物的营养吸收除了在上述几个方面的帮助之外,内生菌还可以通过在植物根系和根际土壤中生成一些增强营养物质吸收的元素(如金属元素)来提高对营养物质的吸收,从而为植物生长提供更广泛的支持。
内生菌的应用现状内生菌已成为一种广受欢迎的植物生长促进剂。
植物内生菌的研究进展

植物内生菌的研究进展王玉芬(大同市城市园林绿化研究中心,山西大同037000)植物内生菌分布广、种类多,目前已研究过的所有陆生及水生植物中几乎都存在内生菌,内生菌次生代谢产物丰富,在植物病害生物防治方面发挥着巨大作用。
综述了植物内生菌的代谢产物研究;内生菌糖类、甘露醇的研究,抗氧化能力、多酚含量、抑菌性的研究,同时,对植物内生菌在植物病害生物防治中的应用前景进行讨论,以期为植物内生菌资源的开发利用提供参考。
植物内生菌;代谢产物;抑菌性片和根等细胞间,多数情况下,在叶鞘和种子中分布量最多,而叶片和根含量极微。
内生真菌的生物多样性决定了其代谢物质的多样性,研究表明,从植物中分离出的内生真菌能产生多种活性物质,其中一些是新物质,具有特殊生物活性。
2内生真菌代谢产物的研究从真菌独特的次级代谢产物中己经开发出许多具有治疗疾病作用的化学药物,其中用于治疗肿瘤的化合物己筛选出20余种,李海燕等[1]从桃儿七茎中分离出1株内生真菌能产生鬼臼毒素;张玲琪等[2]从长春花茎皮中分离出的1种内生真菌能产生长春新碱;从云南巍山长春花茎皮中分离出的链格孢属能产生长春1植物内生真菌植物内生真菌是指在健康植物寄生的,在各种组织和器官内部或细胞间隙中度过全部或近乎全部生活周期而不使寄主表现任何症状的一类真菌。
近年来,由于内生真菌的次生代谢物在病虫害的生物防治、医药工业上的用途和范围逐渐增大。
因此,有关内生真菌的研究逐渐受到重视。
内生真菌普遍存在于各种陆生和水生植物中,种类多,分布范围比较广。
目前对内生真菌的研究主要集中在热带地区和亚热带地区具有经济价值以及药用价值的植物中,禾本科植物是内生真菌的常见宿主植物。
植物内生真菌主要分布于植物的叶鞘、种子、花、茎、叶(CK )的发芽势最高,为94.25%,其次依次降低,分别是生农诺吉(20%啶虫脒可溶性水剂)、艾绿士(60g/L 乙基多杀菌素悬浮剂)、除尽(10%溴虫腈悬浮剂)、艾法迪(24%氰氟虫腙悬浮剂)、无敌小子(32000IU/mg 苏云金杆菌可湿性粉剂),其发芽势分别为92.00%、91.75%、91.75%、90.75%、86.5%;培养的第8天,除无表1经过各种处理的菜心种子发芽势数据处理营养后低3天营养后低5天营养后低8天抑制率/%备注平均发芽粒数发芽势/%平均发芽粒数发芽势/%平均发芽粒数发芽势/%艾绿士(60g/L 乙基多杀菌素悬浮剂)90.0090.0091.7591.7592.7592.75 3.89子叶偏黄无敌小子(32000IU/mg 苏云金杆菌可湿性粉剂)68.0068.0086.5086.5089.7589.75 6.99生农诺吉(20%啶虫脒可溶性水剂)89.2589.2592.0092.0094.0094.00 2.59艾法迪(24%氰氟虫腙悬浮剂)87.0087.0090.7590.7592.5092.50 4.15除尽(10%溴虫腈悬浮剂)90.0090.0091.7591.7592.2592.25 4.40清水(CK )90.0090.0094.2594.2596.5096.504.40敌小子(32000IU/mg 苏云金杆菌可湿性粉剂)处理的种子发芽势低于90%外,其余各药剂处理的种子发芽势都高于90%。
植物内生菌及其应用研究

植物内生菌及其应用研究 摘要:植物内生菌是一种新型的微生物资源,具有重大的研究意义和潜在的应用价值。本文从植物内生菌概念、起源、内生菌生物学功能及其应用等不同方面对植物内生菌在国内外的研究历史和现状进行了综述,以期更好的研究和了解植物内生菌。
关键词:植物内生菌 生物多样性 活性物质 应用 1833年,人们发现从小麦叶片中可长出一种性质不明的锈状物,经过研究得知,这种锈状物为真菌,即现在所说的锈菌夏孢子。而内生菌(Endophyte)一词真正的提出是在1866年由De Bary首先提出,它是指在健康植物寄主中度过全部或近乎全部生活周期而不使寄主表现任何症状的一类微生物(主要为真菌和细菌),它生活在植物的各种组织和器官内部, 是植物微生态系统中的天然组成成分。
内生菌长期生活在植物体内的特殊环境中,并与寄主协同进化,在演化过程中两者形成了互惠共生关系。一方面内生菌可从寄主中吸取营养供自己生长所需,另一方面内生菌在寄主的生长发育和系统演化过程中起重要的作用。有资料显示,一些植物内生微生物与宿主发生关系时,可促进植物对恶劣环境的适应, 加强系统的生态平衡,明显增强宿主的抗病性,提高植物的生产力。因此它的广泛的生物学作用及其在农业上的应用潜力已引起了人们的兴趣和关注,合理利用植物内生菌是有重要的理论意义和实用价值。本文主要综述了近年来内生菌在农业上应用的研究进展。
1、植物内生菌的起源与种类 自从1886年Bary提出内生菌概念以后的大约100年间,内生菌的研究进展缓慢。直到1993年, 美国蒙大拿州立大学Strobel从短叶红豆杉的韧皮部分离到一株产新型抗癌物质紫杉醇的内生真菌, 从而启发了人们可以从植物内生菌寻找植物产生的相同或相似的化合物, 进而刺激了植物内生菌的研究。
关于内生菌的起源问题有着多种假说。大致分为三类: 有人认为内生菌是通过植物种子传递给植物的;有人认为内生菌最初可能是通过对植物细胞纤维素的降解,破坏植物细胞壁,从而进入植物体内;还有人认为有的根际菌可以通过植物侧根的裂缝进入植物当中,经过长期的协同进化,与植物建立了一种和谐的内生关系, 成为内生菌。对于内生菌的起源还没有定论,笔者认为三种假说均有一定的道理, 三种途径均可能是内生菌的起源方式。
植物内生菌的作用及其生态功能

植物内生菌的作用及其生态功能随着对微生物世界的深入研究,植物内生菌作为一种生物多样性贡献者和生态系统重要组成部分引起了越来越多的关注。
内生菌指在植物组织内的一种真菌,可以通过根、茎等植物部位与寄主形成互利共生关系。
在植物的生长过程中,内生菌扮演着极其重要的角色。
本文将从植物内生菌入手,深入探讨植物内生菌的作用及其生态功能。
一、植物内生菌的类型和特点内生菌是指在植物组织内的一种真菌,通过与寄主植物根系的微生物或胶体物质形成互利共生关系,植物能从中获取益处。
植物内生菌不是一种繁殖方式,而是通过交配的形式来传递基因。
如担子菌门、球囊菌门和丝壳菌门等。
与外生菌不同,内生菌具有更多的功能,而且数量更少,一般占外生菌总菌量的1/10至1/10000。
植物内生菌具有一些常见的特点。
1. 与寄主植物共生。
内生菌可以与各种植物形成共生关系,与寄主植物密不可逆。
2. 对植物生长发育有利。
通常,内生菌与植物形成共生关系,可以为植物提供必需的养分,如氮、磷和铁等,从而促进植物的生长发育。
3. 具有多样性。
内生菌主要是真菌,包括动的和静的真菌,他们之间的环境适应性、菌株种类等方面均具有多样性。
二、植物内生菌的作用1. 促进植物生长发育。
植物内生菌与植物之间存在着互利共存的关系,与植物代谢和营养生长发育有着密切的关系。
与植物根系共生的内生菌丰富的夏季动力可以被视为养分和激素的容器,与植物根系共生的内生菌还可以分泌激素,协同植物调节细胞分裂、生长和分化。
内生菌对植物生长发育的促进作用在以后的研究中引起了广泛的关注。
2. 促进植物耐受逆境性。
逆境可分为空气逆境,如干旱、高温、冷害、污染等和土壤逆境,如盐碱、营养失衡、微透社、病害等。
植物内生菌在植物应对上述逆境中发挥着重要的作用。
早期研究表明,内生菌可以通过强化植物韧皮质细胞的组织结构,提高植物壁面的抗性,从而帮助植物抵御病原体的攻击。
3. 提高植物根系吸收养分的能力。
内生菌不仅能促进植物的生长发育,还能够提高植物对养分的吸收利用率。
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植物内生菌及其在植物修复中的作用以及研究进展摘要:研究了植物内生真菌越来越广泛的分布,发现几乎在所有陆地和水生植物内。
内生真菌通过产生抗生素类,水解酶,植物生长调节剂和生物碱的物质,营养物质和病原体竞争,增强抵抗力的寄主植物,诱导植物产生全身性疾病的预防机制,使病原体不能生长。
此外,对植物内生真菌和内生细菌的概念、普遍性和对植物修复的促进作用;利用植物内生菌控制植物病害的途径如人工接种内生菌,利用内生菌代谢产生的抗生素以及将内生菌作为基因工程的载体菌等进行了综述。
进行了内生细菌作为生物控制因素,未来的发展前景展望和存在的问题的讨论。
关键词:植物内生菌重金属污染生物防治因子我们都知道人类生存和发展的重要基础是土壤,但如今土壤重金属污染已成为我们人类面临的恶劣的环境问题。
土壤中的重金属通过进入食物链进而威胁到人类的健康。
农业和可持续的经济发展有很多的重金属污染土壤的限制。
而对于土壤重金属污染,通常采用清洗、热处理、电化学、施改良剂等传统的治理手段。
这些传统方法虽然可以较快地去除重金属污染物,但容易破坏土壤结构和肥力,也可能带来污染物造成二次污染,且费用比较高。
近年来,植物修复技术由于经济、绿色、环保而倍受人们青睐,成为非常有发展前途的土壤重金属污染治理技术。
但植物修复技术的开展对超积累植物的筛选与生长依赖较大,治理效果取决于超积累植物对重金属的提取和固定效果。
如何促进超积累植物生长、提高重金属吸收是植物修复技术中的关键。
目前大多超积累植物生长慢、周期长、生物量小、对金属有选择性制约了植物修复技术的发展。
研究发现,微生物可以促进超积累植物生长、提高重金属吸收。
其中植物内生细菌作为一类特殊的与物共生菌类,其在植物修复中的应用得到了研究者的关注。
内生细菌在植物体内生长,具有稳定的生长环境,易获得有机物质,没有其他微生物对植物产生的影响波动大。
而且,作为特殊基因载体,内生细菌可将目的基因带入植物体使植物产出对人们有利的生物性状。
目前已在农业生产、植物保护等实践中植物内生细菌都有所应用,但在对其在植物修复中所起的作用的研究尚在探讨之中。
本文讨论总结了内生细菌提高重金属抗性、增加其吸收重金属的潜力,以及植物内生细菌定殖技术,开阔了植物内生细菌在土壤重金属污染修复工程中的应用的思路。
1.植物内生菌的概念按照目前比较普遍的的宽泛的可用性概念,植物内生菌是指那些在其生活的整个历程中的一定阶段或全部阶段生活于健康植物的各种组织和器官内部的真菌或细菌,被感染的宿主植物(至少是暂时)不表现出外在症状。
植物内生菌也可以理解为植物组织内的菌群中正常的那些,是植物微生态系统中的天然组成成分,它们不但包括了互惠共利的和中性的内共生微生物,也包括了那些病原微生物,这些病原微生物潜伏在宿主体内。
要证明内生菌的存在可通过组织学方法或从严格表面消毒的植物汁液和组织中分离获得,还可以从植物组织内直接扩增出微生物dna 的方法来证明。
2.植物内生菌存在具有普遍性内生菌几乎普遍存在于植物体内,植物内生菌与植物之间的关系是一种复杂的慎微的生态关系。
虽然早在100多年前就己经发现微生物也存在于健康植物组织的内部,这类微生物在文献中后来被称为植物内生菌,但由于在没有外在感染症状的健康植物组织内部有内生菌存在,所以很长时间都没有发现内生菌的存在和它的作用是什么。
直到20世纪30年代,某些感染内生真菌的牧草可产生毒性被发现,给畜牧业带来了重大损失。
许多牲畜中毒是由于食用了被内生真菌侵染的牧草,这时才开始对内生菌开展广泛而且进行了深入的研究在内生菌植物宿主食草动物生态系统中,发挥植物内生菌的重要的生态学作用的物质基础是内生菌产生的次生代谢产物并且产物是多种多样的,它们具有很多种生物活性,有关植物内生菌的研究开展得十分活跃,在农业和(或)医药业中的应用潜力很重要的意义。
最早对内生菌的认识主要来自禾本科植物如牧草中的系统发生的内生真菌。
内生菌普遍存在于目前已研究过的各种陆生及水生植物中。
全世界目前至少己在80 个属290 多种禾本科植物中都发现有内生真菌。
近年来在甘蔗( saccharum off icinarum l.)、玉米( zay mays)、水稻( oryza sativa l.)等禾本科农作物中还发现多种有固氮作用的内生细菌。
从20世纪70年代后期以来,前后在一些重要的经济林木如针叶类的各种冷杉( abies spp.)、云杉(picea asperata)、红杉( sequoia sempervirens endll.)、松( pinus seylvestris)柏(cupressus sempervirens)等以及阔叶的栎树(quercus sp.)、桦树( betula l.)等植物树皮、枝叶内发现内生真菌的存在,并进行了广泛的研究。
后来在多种灌木和草本植物以及栽培作物、果树甚至藻类、苔藓和蕨类植物中也发现了内生真菌和(或)内生细菌。
3.内生菌对植物修复的促进作用植物修复的成功在于通过充足的植物产量和适当有效的从根部向地上组织转移作用,将重金属从污染环境中移除。
已报道的遏蓝菜属、庭芥和商陆等生长在受重金属污染土壤上的现场植物,能在正常的生长发育下富集高浓度的重金属。
但是超富集植物存在以下不足:(1)特定重金属富集植物通常可能只能忍受或吸收一种或两种重金属元素,环境中其他重金属或有机污染物可能对其产生植物毒性,从而不能很好使植物修复技术在复合污染环境治理中有所应用。
(2)大部分超累积植物因修复效率低而植株矮小,生物量低,生长周期长。
应用植物修复技术时,或许要花费几年的时间才能有效地降低重金属的含量;这就要求深入研究植物修复策略,包括非生物和生物性策略。
植物相关根际微生物和内生菌引起了极大关注,迄今在研究植物-细菌-重金属三者相互作用方面很多都是有应用性的。
内生菌的主要来源还有根系微生物,两者都在植物-土壤环境两者关系中起到重要的作用,其中很多学者喜欢研究植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,pgpr)在植物修复中的作用。
抗重金属根际促生菌通过固氮、使得磷钾溶解、从而产生植物激素(如吲哚乙酸, iaa)和铁载体等方式促进植物生长,sheng 等报道了产iaa 假单胞菌和芽孢杆菌能在cd 毒性浓度条件下促进油菜生长发育、根系延长和对cd 的吸收。
植物因受重金属等环境因子威胁和伤害后生产出“应激”乙烯,这时开始起作用的是次生代谢途径,影响植物正常生理过程, pgpr 可以合成1-氨基环丙烷-1-羧基(1-aminocyclopropane-1-carboxylicacid,acc)脱氨酶,降解乙烯前体物质,提高植物对不良环境的抵抗能力。
很多植物内生菌同样具有促植物生长的特点。
idris 等从thlaspigoesingense 分离出的内生菌均为产生铁载体的ni抗性细菌,其中有36%可以生成 acc 脱氨酶活性。
4.内生菌对植物修复重金属污染有促进作用内生菌-超富集植物以一种互惠共生关系而存在。
高度富集植物为内生菌提供必要的营养物质和生殖环境,使内生菌的生存处于高浓度的重金属之中。
相反的是,内生菌能直接或间接地促进超富集植物的生长发育和健康。
铁元素几乎是所有有机生命体的必需元素。
铁元素在石灰性土壤中主要存在形式是以fe3+高价态和不溶性氧化态,细菌不能直接利用。
为了获得足量的铁元素,细菌必须具有浸提金属的功能,其中包括分泌铁载体(siderophores)。
铁载体是一种分子量低的物质,它结合铁的效率很高并且可以供给微生物细胞, fe3+以铁-铁载体复合物形式存在于细胞膜后,被还原成2 价铁后进入到细菌内。
铁载体除了作为螯合剂将矿物或有机化合物溶解之外,还可以与al、cd、cu、ga、in、pb 和zn,甚至和放射性核元素u 和np 形成稳定复合物,提高这些物质的溶解的能力。
已经确定的铁载体有500多种。
分离自不同超富集植物的多种内生菌也可以产铁载体,并且能通过促进植物生长和对重金属的吸收加强植物修复。
barzanti 等报道83% (67 株)分离自alyssum bertolonii的内生菌在ni 胁迫下能分泌铁载体和促进植物生长。
sheng 等分离出荧光假单胞菌g10 和分歧杆菌g16 两株pb 抗性根内生菌,其中g16 菌株能产铁载体,并显著提高在铅污染土壤上的油菜生物量和吸收pb 的总量。
值得注意的是,虽然dimkpa 等报道了铁载体能促进植物的生长,提高植物对重金属毒性的耐受力和从根际区吸收有毒重金属的总量(如cd 和u);相反的是, lodewyckx等研究表明从超富集植物t. caerulescen 茎和根组织中分离的内生菌在没有铁的条件下不产生铁载体有待直接的证据说明产铁载体内生菌能提高宿主植物的有毒重金属耐受性。
内生菌能平衡植物因胁迫诱导产生的乙烯。
乙烯是一种激素可促进植物内源成熟,生物性或非生物性环境胁迫因素会上调乙烯的表达,广泛地影响植物正常发育,如抑制根系的延长、侧根的生长和根毛的形成、种子的萌发、顶芽发育和叶片脱落等。
内生菌通过分泌植物激素如acc 脱氨酶,将acc作为n 源,降低植物细胞乙烯合成量,从而间接促进根系的延长和植物发育。
研究表明相对于根际菌(20%),内生菌有更高比例(36%)能利用acc作为n 源,这可能与内生菌-植物天然的共生关系相关。
sheng 等分离的分歧杆菌g16,是能分泌acc 脱氨酶的pb 耐受型根内生菌,该菌能显著提高受试植物的生物量和pb 的吸收总量。
5.植物修复的种类(1)植物挥发植物挥发(phytovolat ilization)是植物将环境中一些挥发性污染物去除的方法,即通过植物和根际微生物共同的作用,将环境中挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为的挥发态物质这时毒性较小,然后释放到大气中,需收获和处理含污染物的植物。
(2)植物过滤植物大部分通过植物过滤(phyto filtration)作用来实现对水体重金属和类金属的去除,植物过滤包括根系过滤和种苗过滤2种方式。
根系过滤是植物通过根部对毒害性金属进行吸收、浓缩和沉淀,是比现行化学法和微生物沉积重金属法更具吸引力的处理含重金属废水的方法。
(3)植物固定植物固定(phytostab ilization)是耐性植物利用其自身的机械稳定作用和吸收沉淀作用来固定土壤中重金属的方式,可以降低重金属的生物有效性和防止其进入水体和食物链,从而降低其对环境的污染风险。
重金属植物固定技术主要应用于矿山废弃地、城市垃圾填埋场、污水处理厂污泥和各种污染土壤的修复(4)植物提取植物提取( phytoex tract ion)主要是利用金属富集植物或超富集植物将土壤或水体中的重金属转运到植物的地上部分以降低土壤或水体中的重金属含量,再通过收获植物将重金属移走,是目前研究较多的一种利用植物去除环境污染物的方法。