泡沫水芹可有效改善被重金属污染的土壤

MeikeDrießen 2020-05-27

泡沫水芹被称为它可以殖民敌对重金属污染的土壤。它在其叶子中存储特别高浓度的某些有毒重金属，这是一个罕见的特征。波鸿和拜罗伊特的研究人员现在已经在欧洲的165个地点检查了约2000个该物种的标本。

　　相同物种的植物在自然栖息地中具有惊人的不同特征。这一发现对于可持续环境技术的研究和开发是有希望的。

　　他们发现了相同物种的植物在进化过程中演变的种类繁多。他们的结果有助于发掘植物对未来技术的巨大潜力，在这种情况下，这些技术有助于解毒土壤或帮助从土壤中提取经济有趣的金属。

　　生物成就极端极端

　　“进化的自然过程已经创造出了最令人惊异的极端生物学成就和绝大多数的生物多样性，尤其是植物之间，”博士说。鲁尔大学波鸿分校植物生理学系UteKrämer。“但是，它们仍然只是部分描述，我们可以更少地解释它们。”

　　与教授博士工作组合作，拜罗伊特斯蒂芬克莱门斯，波鸿研究人员现在获得了前所未有的范围在哈勒的水芹的一项研究(商品名：拟南芥halleri(L.)奥凯恩和Al-Shehbaz)进行。重点是对叶和土壤样品进行配对分析，以确定欧洲165个地点约2,000个人中每种重金属和非重金属元素的浓度。

　　现场观察进化

　　这使得演化研究人员在手指上看起来比在温室中好得多。因为在当地环境中具有最有利特征的个体更适应并具有更多后代，因此突变有利地传播。此外，他们的策略允许科学家直接将叶子的组成与土壤的组成联系起来。由此他们可以更好地得出关于单个植物个体的特性的结论。

　　研究人员正在测量新的重金属记录水平

　　土壤成分在重金属铅，镉，锌和铜的不同位置之间波动了近5个数量级。这导致植物物种的适应范围很大。哈勒水芹叶片中积累的有毒重金属的最大浓度达到了相对于干重高达5.4%的锌和0.3%的镉的记录值。

　　用重金属抗叶损害

　　“有些植物能，仅在土痕迹，重金属镉和锌彻头彻尾的吸”，乌特克莱默介绍，并回答了为什么这个问题：“这是对敌人或竞争对手的一个不寻常的防御机制，这是迄今为止最重要的是，有实验证据表明对叶片的伤害有效。”

　　另外，科学家发现不同规模的植物特征的地理结构。例如，德国 - 捷克边界的植物比意大利北部的植物能够更好地积累镉。在一个地点的子集中，植物个体在同一个地点的重金属强化差异很大，不管土壤的组成如何。

　　研究人员怀疑这些是进化的结果，即各种植物适应场地依赖性生态条件。

　　现在可以进行基因研究

　　为了证明在重金属富集中观察到的天然位点的差异实际上是物种个体的不同特征的结果，作者在受控均匀条件下的实验中证实了它们的结果作为例子。“总而言之，同类植物具有令人惊讶的个性特征，”UteKrämer说。“现在可以通过遗传研究来揭示决定这些差异的原因以及它们在植物中的表现。”

　　未来基于植物的技术

　　这项研究的结果代表了向开发可持续的基于植物的未来技术发掘潜藏在自然多样性中的巨大潜力迈出的又一步。例如，在这种情况下，可以想象使用植物从土壤中富集经济上有趣的金属。专家谈论植物营养。另外，植物可以用来清理重金属污染的土壤，这项技术被称为植物修复。

　　更好地理解来源

　　“尤其重要的是这个特定的生物现象，但对于我们人类获得有关进化过程的一般知识的相互作用与一直充满变数，往往恶劣的环境中，”乌特克莱默说。“除了对人类认知需求的非常重要的满足以更好地理解我们自己的起源和我们周围的自然之外，人类的生存可能取决于在不久的将来成功开发这种常识。”

　　这项工作得到了Deutsche Forschungsgemeinschaft优先计划“Adaptomics”的资助，其协调员是UteKrämer。

内容来源：实验与分析

责任编辑：展源

审　　核：何发