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1、土壤重金屬污染的植物修復(fù)中轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用宗良綱，李義純，張麗娜南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210095摘要：重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)以其費用低廉、不污染環(huán)境等優(yōu)點一度成為環(huán)境科學(xué)界研究的熱點。為了克服植物修復(fù)技術(shù)中超積累植物生長緩慢和地上部生物量小等帶來的限制，近年來研究者通過大量試驗研究發(fā)現(xiàn)，外源基因在植物體內(nèi)的高效表達可以提高植物吸收、運輸、降解污染物的能力和修復(fù)的效率。本文首先對目前國內(nèi)外重金屬污染土壤植物修復(fù)的研究動態(tài)進行綜述，重點論述了PCs、MTs、MerA、MerB、ArsC、γ-ECS等轉(zhuǎn)基因在土壤重金
2、屬污染植物修復(fù)中的應(yīng)用，最后指出在充分考慮到轉(zhuǎn)基因植物給生態(tài)環(huán)境帶來潛在威脅的前提下，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究與開發(fā)不僅可以促進多學(xué)科的交叉研究和豐富環(huán)境科學(xué)的研究領(lǐng)域，更重要的是在很大程度上有效地克服了目前土壤重金屬污染植物修復(fù)中存在并急需解決的棘手問題，為土壤重金屬污染的植物修復(fù)提供了更加廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：重金屬；植物修復(fù)；轉(zhuǎn)基因技術(shù)；土壤中圖分類號：X53文獻標識碼：A文章編號：1672-2175（2005）06-0976-05在一些發(fā)展中國家（主要是印度[1]和中國[2]），土壤污染變得日趨嚴重。土壤是綠色植物生長
3、的基礎(chǔ)，土壤污染物會通過食物鏈直接或間接影響人類的健康。重金屬作為一類危害很大的環(huán)境污染物，具有移動性小、污染影響周期長等特點。因此，土壤一旦遭受重金屬污染，在短時間內(nèi)很難去除。自1977年Brooks[3]提出超富集植物的概念以及1983年Chaney[4]提出利用超富集植物清除土壤重金屬污染的思想以來，植物修復(fù)一直以其成本低、不造成二次污染等優(yōu)點而備受關(guān)注。本文綜述了近年來國內(nèi)外重金屬污染土壤植物修復(fù)研究中的方法和技術(shù)，對轉(zhuǎn)基因技術(shù)在土壤重金屬污染植物修復(fù)中的應(yīng)用進行了重點論述，最后預(yù)測了轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于土壤重金屬污染植物
4、修復(fù)將是今后該研究領(lǐng)域的一個重要的方向,試圖為未來進一步開發(fā)、應(yīng)用和發(fā)展重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)提供依據(jù)。1土壤重金屬污染植物修復(fù)研究動態(tài)植物修復(fù)是一種利用植物自身的生理特性從環(huán)境中吸收或富集一種或多種元素及其化合物，并在其體內(nèi)進行正常代謝，而自身未表現(xiàn)出中毒癥狀，從而達到去除環(huán)境中污染物目的的技術(shù)[5]。目前，植物修復(fù)已衍生出多個分支研究領(lǐng)域[6]：植物提取（phytoextraction）、植物揮發(fā)（phytovolatiliza-tion）、根際過濾（rhizofiltration）和植物固定（phyto-stabil
5、ization）。一般將前三者統(tǒng)稱為去除過程（RemovalProcess），而將后者稱為穩(wěn)定過程（StabilizationProcess）[7]。超積累植物是應(yīng)用于植物修復(fù)（phytoreme-diation）的理想植物。通常所說的植物提取、植物揮發(fā)、根際過濾及植物固定在很大程度上都是依賴超積累植物來實現(xiàn)的。國內(nèi)外有關(guān)新發(fā)現(xiàn)的超積累植物的報道很多[8-13]。除此之外，為了更有效地提高超積累植物對重金屬的提取效率，近年來科學(xué)家們正在尋找新的突破口，如通過改進農(nóng)業(yè)措施（包括施用肥料、添加有機配體等），尋找和篩選生物量大的超積
6、累植物等。最近陳同斌等[14]報道，適量的磷肥明顯促進蜈蚣草Pterisvittata的生長，提高體內(nèi)As的含量，增大As的累積量，明顯促進As污染土壤的植物修復(fù)；但過量施磷不會進一步提高蜈蚣草的產(chǎn)量，反而有降低As含量和As累積量的趨勢，且修復(fù)效率有所下降。聶俊華等[15]也有類似的研究發(fā)現(xiàn)，少量的氮和鉀會促進Pb超積累植物羽葉鬼針草BidensmaximowiczianaOett葉片葉綠素值和干質(zhì)量的增加，促進對Pb的吸收；隨著氮和鉀水平的增加，雖然葉綠素值和干質(zhì)量一直在增加，但植物對Pb的吸收能力降低。在有機配位體研究方
7、面，Huang等[16]研究過五種螯合劑（HEDTA、DTPA、EDTA、EGTA和EDDHA）對重金屬Pb的活化能力的影響，最后得出不同鏊合劑對Pb的活化能力強弱順序：EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA。K.ChandraSekhar等[8]最近也報道，EDTA、HEDTA、DTPA和CDTA均能促進印度菝葜Hemidesmusindicus地上部對Pb的積累。CaferTurgut等[17]報道，向土壤中施加1.0g·kg-1的檸檬酸（CA）時，在向日葵Helianthusannuus莖部累積的金屬總量（
8、Cd、Cr、Ni）最高可達0.65mg；而增加檸檬酸的施用量，反而會降低向日葵莖部對土壤中Cd、Cr、Ni的提取率。更有趣的是，最近一些研究表明，具有高生物量和發(fā)達根系的樹木也可從土壤中提取重金屬[18]。例如有報道[19]，柳樹(Willow)和白楊(Poplar)可作為一
