科学家利用植物处理土壤中的砷
2006/7/25 

美国乔治亚大学的研究人员发明了一种从土壤中去除砷的方法。

乔治亚州的科学家们称:砷污染是一个日益严峻的环境问题,尤其是在印度次大陆。虽然几年前研究人员曾经利用基因技术创造了可以种植在污染场地的“吃砷”的植物,但是砷污染仍然是个大问题。

科学家们表示:土壤中累积的砷大部分都固定在植物的根系中,这使得对其进行安全处置非常困难。如今,遗传学家Richard  Meagher所领导的该研究小组发现了一种将砷从植物根系中转移到叶子中的方法。这对于清理数千个对人类健康构成严重威胁的砷污染场地是个很有效的工具。

该项研究发表在《美国国家科学院院报》上。

张丽颖译自:sciencedaily

  据medicalnewstoday网站2006年4月14日报道:砷污染是当今世界面临的一个严重环境问题,而且这一问题正在进一步恶化,尤其是在印度次大陆地区,其严重程度已经引起了人们的广泛关注。美国乔治亚大学的研究人员早在几年以前就开始了利用基因技术培育出可以安全吸收有毒元素砷的植物的实验,所取得的进展有望用于恢复由于人类使用而遭深度砷污染的土壤。这种植物可以广泛的栽种在受污染地区。此外,研究人员还认为,通过遗传学技术还可能改造出可吸收其它化学污染物的新生物学工具。

  事实上,研究人员在前期面临着一个急需解决的难题。那些从土壤中被吸收出来的砷仍会大量的存在于植物的根部,使得对这些污染物的处理变得困难起来。现在,由遗传学家理查德-米阿格赫尔领导的研究小组发现了一种将砷从植物根部转移到叶子或茎部的方法。一旦砷集中到植物的叶子或茎部,再收集和消灭这些污染物就变得既便宜又安全了。在那些面临严重砷污染问题并已经给人类身体健康带来巨大威胁的地区来说,这无疑是净化土壤的最有效方法之一。

  米阿格赫尔研究小组的这一研究结果公布在了《美国国家科学院期刊》上。论文的其他作者还包括来自乔治亚大学的阿曼-帕卡什-丹克赫尔和伊丽莎白-迈克金妮,以及韦恩州立大学的巴利-罗森。

  米阿格赫尔说:“全世界已经有许多关于土壤和饮用水中砷含量严重超标的报道了。其中印度和孟加拉国的情况最为严重,那儿有近4亿人口正面临砷中毒的风险。而且很不幸的是,这一地区人们经常花费大量的金钱用于采掘以及死者埋葬,使得新科技在这一地区的应用也困难重重,无法对大片受污染的土地进行砷净化。因此,这一世界上受砷污染最严重的地区仍然没有得到清理和净化。”其中,砷污染最严重的地区是印度的恒河地区。事实上,在六七十年代的“绿色革命”中,洪水泛滥地区就开始普遍种植水稻,工人们到处透过土壤和岩石开凿水井,随之而来的便是砷污染的出现,而且这种污染逐渐从水污染扩散开去,土地也开始遭受破坏。这一问题也因此变得更加复杂严峻,它已经不仅仅是工业事故或工业化发展所带来的某一种后果了。

  问题的严重性还在进一步发展。《美国国家科学院期刊》刊登的这篇论文称,世界卫生组织已经作出预报:长期生活在砷严重超标的环境下很容易引起大范围传播性疾病的发生。世界卫生组织称:“令人惊愕的是,印度北部和孟加拉国每10个人中就有1个人最终会死于砷中毒所引起的严重疾病。”

  针对目前世界上所面临的这一严重问题,研究人员开发出了一种新的战略,称为“针对重金属的植物修复”技术,也就是利用吸收毒素的植物来清理受污染的土壤,使其污染程度降低,对人体的危害程度减弱,而且还可以加以重新利用。这一技术也叫“植物治理”技术。目前世界上仍有大片受砷污染的土地,因此,这一新技术是非常具有发展和利用潜力的。

  据报道,2002年《自然生物技术》期刊曾刊登了米阿格赫尔小组的一项研究课题。他们将两个毫不相干的来自大肠杆菌的基因插入到实验模式植物拟南芥(也是芥菜植物家族成员之一)的基因组中。这种植物不但可以抵抗来自砷污染的破坏,而且还能吸收这种毒素、将其储存在叶子中。它所吸收的砷毒素是普通植物的三倍。但要在砷污染地区大量种植这种转基因植物还是不够高效,因为必须将大量的砷转移到植物的叶中去才能作进一步的安全处理。在报道的这项研究中,研究小组在拟南芥基因组中发现了一个单一基因ACR2,这一基因可以帮助植物转移储存在根部的砷毒素。带有这种单一基因的植物能够更好的将毒素从根部转移到叶部,其转移能力是普通野生拟南芥的16倍。这一实验就最终确定了根部吸收砷毒素的活性机制。

  米阿格赫尔说:“我们希望这种植物吸收砷的能力能够再增加35至50倍。现在,我们既然已经充分了解了其工作机制,相信实现这一愿望是完全可能的。”事实上,人类还可能利用这项新技术培育出更多的能够“吃”砷的植物,如棉白杨、水稻、柳树、甜橡胶、沼泽地植物以及荷花等,使它们变成清扫土壤的机器。(来源:教育部科技发展中心)