超富集植物對(duì)稀土元素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)解毒與分異的研究進(jìn)展

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:稀土是重要的戰(zhàn)略資源，在現(xiàn)代高科技和清潔能源領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。隨著稀土需求量的與日俱增，稀土礦山開發(fā)加劇，產(chǎn)生了大面積的稀土廢棄尾砂地進(jìn)而污染農(nóng)田，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和居民健康構(gòu)成威脅。植物采礦是指在金屬污染地上種植超富集植物，在恢復(fù)植被和修復(fù)污染土壤的同時(shí)，還可通過收割地上部實(shí)現(xiàn)金屬回收利用，是一種原位和低成本的

手段。探究超富集植物重金屬富集機(jī)理是實(shí)現(xiàn)植物采礦的基礎(chǔ)，但相對(duì)于Ni、Zn、As等超富集植物的研究，稀土超富集植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和耐受稀土機(jī)制的研究仍然缺乏。本文結(jié)合近年國(guó)內(nèi)外研究，綜述了超富集植物對(duì)稀土的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分布解毒機(jī)制以及與稀土分異之間的關(guān)系，并以芒萁和美洲商陸為代表，初步建立了超富集植物中稀土分異的概念模型，主要由四個(gè)關(guān)鍵過程組成：

1根際土壤溶液化學(xué)過程

植物根系主要吸收自由離子態(tài)稀土，根際有機(jī)配體的種類和濃度、pH、有機(jī)質(zhì)和離子擴(kuò)散等因素，會(huì)通過絡(luò)合、吸附、解吸和沉淀等作用降低或者提高了土壤溶液中稀土生物有效性，影響根系對(duì)稀土的吸收，進(jìn)而使稀土在植物根系吸收過程中產(chǎn)生分異。

2根系吸收

稀土通常以自由離子態(tài)形式吸收進(jìn)入植物根系。芒萁和美洲商陸根系可能通過Ca2+通道等低親和力運(yùn)輸系統(tǒng)被動(dòng)吸收稀土，其中美洲商陸根系還可能通過Al轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等高親和力運(yùn)輸途徑吸收稀土。這些吸收途徑使芒萁整株富集輕稀土，美洲商陸整株輕微富集輕稀土。

3木質(zhì)部轉(zhuǎn)運(yùn)

稀土隨著木質(zhì)部流動(dòng)向上轉(zhuǎn)運(yùn)。其中芒萁較弱的根部區(qū)室化作用可能導(dǎo)致更多的輕稀土在木質(zhì)部導(dǎo)管中以自由離子態(tài)隨蒸騰流遷移至地上貯存。相反，美洲商陸木質(zhì)部中重稀土更易與有機(jī)酸等絡(luò)合并向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，尤其檸檬酸在木質(zhì)部重稀土的長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)運(yùn)過程中起著重要作用。

4地上部分布解毒

最終大量稀土貯存在植物葉片中。芒萁地上部中，稀土在葉柄向葉片轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)輕稀土與重稀土的比值最大，葉片中輕稀土大部分被細(xì)胞壁吸收保持在質(zhì)外體中，或被卸載到液泡中，也可能進(jìn)入細(xì)胞與蛋白質(zhì)、葉綠素等絡(luò)合進(jìn)行解毒。美洲商陸葉片中解毒情況目前尚不清楚，推測(cè)可能與芒萁存在類似的區(qū)室化機(jī)制進(jìn)行解毒，使重稀土大量富集在葉片中。

原標(biāo)題:超富集植物對(duì)稀土元素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)解毒與分異的研究進(jìn)展