我国生态学家从杂草中筛选出重金属超富集植物

中国科学院沈阳应用生态研究所周启星、魏树和等研究人员,以杂草为筛选对象,通过室外盆栽试验发现,蒲公英、龙葵等几种植物具有重金属超积累即超富集特征。所采用的研究方法,打开了从几十万种植物中筛选超富集植物的突破口。  

  周启星研究员介绍,超富集植物是重金属污染土壤植物修复技术的核心问题。自从Chaney R L于1983年利用超富集植物清除土壤重金属污染的思想提出以来,重金属污染土壤的植物修复研究已成为环境科学的热点和前沿领域。这一技术普遍被认为具有物理、化学修复方法所无法比拟的费用低廉、不破坏场地结构、不造成地下水二次污染、可以美化环境的作用、易为社会接受等优点,发展前途十分广阔。但这项修复技术目前并不成熟。  

  植物修复的一个突出的问题是,已知超富集植物的种类和富集能力仍不尽如人意,世界范围内都还缺少有效的、统一的“特效筛选方法”。尽管国际上已发现超富集植物400多种,但同时超积累多种重金属的植物也很少;这些植物中我国具有知识产权的不多,之前有关系统筛选研究的更是未见报道。这种情况下,面对自然界超过50万种的已知植物,20多万种的种子植物,生态学家普遍面临“大海捞针”的困境。  

  为取得植物修复技术上的突破,周启星带领课题组通过大量文献调研,最终确定以杂草特别是农田杂草为研究对象利用室外盆栽试验筛选超富集植物的方法。这一筛选方法在世界范围内都未见报道,创新性较为显著。周启星表示,以杂草为筛选对象,是因为它们具有顽强的生命力和较强的吸收能力可能有利于植物对重金属的积累,已报道的超富集植物,许多也是杂草或具有明显的“杂草性”;而利用室外盆栽试验且以未受污染的杂草植物为筛选对象既利于植物种的识别,也可弥补野外采样筛选方法物种少或污染程度不够的不足。  

  利用这一方法,研究者对东北沈阳地区20科54种田间杂草植物进行了重金属耐性及积累能力的初步系统研究,结果发现蒲公英、龙葵和小白酒花对镉单一及镉—铅—铜—锌复合污染耐性均较强,对镉有较高的积累能力,具有超富集植物的基本特征,进一步研究的价值很大。更为系统的理论及方法,已经申报国家发明专利。同时取得了重金属污染土壤植物修复理论上一个较大的突破,即发现未污染区也有存在超富集植物的可能性。  

  周启星说,田间盆栽模拟试验具有方法简单、接近植物生长环境条件、便于植物种识别鉴定等优点,是筛选重金属富集植物的一种尝试。本研究的重要意义,不仅在于找到了几种具有重金属超积累特征的植物,而且在于打开了从几十万种植物中迅速筛选超富集植物的突破口。