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镉污染问题严重威胁着粮食安全和人类健康,如何有效治理土壤镉污染越来越受到人们的关注。作为最具前景的生物质能源植物之一,甜高粱具有茎秆含糖量高、生长周期短、生物量大、抗逆性强、适种范围广等优势,利用其修复镉污染土壤,茎秆和籽粒生产燃料乙醇,酒糟用于燃烧发电,镉元素可从灰烬中加以回收。这样镉就从食物链转移到能源链中,兼顾了生态和经济效益。但是,目前人们对甜高粱吸收镉的研究较少,且多局限于生理层面。同时,甜高粱作为一种非超富集植物,吸收的镉多储存于根中,限制了其从污染土壤中提取镉的能力。因此,解析甜高粱吸收镉的生理和分子机理、促进镉从根向地上部分的转运是提高甜高粱吸收镉能力的重要前提。
中国科学院植物研究所李银心研究组对来自全球不同地区的96个甜高粱品系进行了筛选,发现不同品系对镉的耐受、吸收和转运能力具有很大差异。根据筛选结果,研究人员以镉转运能力强和弱的两个甜高粱品系H18和L69(镉转运系数相差4倍)为材料,针对影响甜高粱吸收和转运镉的关键因素开展研究。研究结果表明,H18通过共质体途径吸收的镉显著高于L69,且其根的内皮层中质外体屏障较L69更弱,木质部汁液中镉的含量也更高。研究人员利用比较转录组学,通过分析两个品系间的差异表达基因及镉响应基因的异同,将镉转运能力差异主要聚焦到苯丙素和木质素合成以及细胞壁修饰过程。同时,一些金属转运蛋白基因的差异表达也可能是导致两个甜高粱品系对镉吸收和转运能力不同的重要原因。由此,研究人员提出根的吸收、细胞壁的结合、内皮层的阻隔作用以及木质部装载等多个过程的协同作用决定了甜高粱对镉的吸收和转运能力。
该研究从生理、细胞和分子水平初步揭示了甜高粱吸收镉的机理,鉴定出多个影响镉吸收和转运的关键基因,为利用生物技术提高甜高粱吸收镉的能力提供了新的靶标和思路。
该研究成果近期在线发表于国际学术期刊Plant Biotechnology Journal,李银心研究组助理研究员冯娟娟和博士研究生贾伟涛为论文的共同第一作者;关于甜高粱吸收镉的品系筛选研究发表于国际学术期刊Ecotoxicology and Environmental Safety,贾伟涛为第一作者;李银心研究员为两篇论文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发项目和国家科技惠民计划的资助。
影响甜高粱吸收镉的关键因子。(A) 两个甜高粱品系H18(高积累镉)和L69(低积累镉)在水培条件下,10 µM 镉处理两周后地上部分和根的图片。(B) 影响甜高粱吸收和积累镉的关键过程,包括:(a)镉从外部进入根细胞;(b)细胞壁对镉的结合;(c)内皮层质外体屏障;(d)木质部转运;Heat map图展示的是差异表达基因中参与共质体途径的转运蛋白基因和参与凯氏带形成的基因。
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如何有效的治理镉污染土壤,修复生态环境,是人类高度关注的环境问题之一。植物-微生物联合修复充分发挥了植物修复和微生物修复各自优势、弥补不足,提高了土壤重金属污染的修复效率,在治理重金属污染土壤方面具有广阔的应用前景。
对受污染农田修复技术应用效果进行综合评价,在当前我国土壤污染管控与修复工作中尤为重要和紧迫。本文针对自主研发的改良剂,在我国华南地区受镉(Cd)污染的水稻种植区开展野外大田试验,重点围绕土壤环境、肥力和健康质量的变化,探索改良剂施用对土壤质量的影响;选择DTPA浸提态Cd、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量(CEC)、糙米Cd和稻谷产量构建指标体系,利用动态加权综合评价模型评判改良剂的修复效果。
人类活动造成土壤重金属污染的问题日趋严峻。一方面,镉污染土壤因其粮食作物的吸收积累导致农产品安全和生态健康问题。另一方面,镉超积累植物在镉污染土壤具有高效地吸收和转运镉的潜能,进而广泛应用于土壤植物提取修复。近年来,非传统稳定同位素方法为环境中金属迁移转化和植物体吸收运移过程提供了新的思路和视角。由于金属元素在不同的迁移转化过程中呈现出不同的同位素分馏特征,这些特征有助于我们深入反演和解析其在土壤-植物体系中迁移转化的机制。
为研究土壤重金属钝化稳定化技术中钝化剂施加对土壤物理化学性质及镉生物有效性的影响,通过培养试验结合定期密集采样监测方法,研究羟基磷灰石(HAP)、小麦生物炭(WB)、巯基改性坡缕石(MPG)施加对镉污染碱性土壤pH值、EC值、团聚体组成和DTPA-Cd变化规律的影响,并分析不同因子间的相关关系。
摘要:通过野外小区试验施加不同用量(0、5000、10000、15000、20000kg·hm-2)的稻秆生物炭(稻秆炭),探究施用稻秆炭对巨菌草修复铜镉复合(Cu-Cd)污染土壤的影响,并评价稻秆炭与巨菌草联合修复重金属污染土壤的潜力和优势。结果表明:稻秆炭施用可明显提高巨菌草在Cu-Cd污染土壤中的成活率,提高
土壤镉污染严重威胁我国水稻安全生产,亟需有效、可复制易推广的修复技术缓解农田镉污染风险。硒是动植物生长的有益元素,具有抗氧化、抗衰老的特性,施用硒肥降低水稻镉吸收的相关技术研究备受关注。已有文献报道施用硒肥可缓解镉造成的氧化毒性、降低水稻镉吸收,但效果不稳定,对其内在机理认识不足
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7日,生态环境部公布了2019年全国生态环境质量简况。全国生态环境质量总体改善,空气质量改善成果进一步巩固,水环境质量持续改善,海洋环境状况稳中向好,土壤环境风险得到基本管控,生态系统格局整体稳定,核与辐射安全得到有效保障。336个地级及以上城市的902个集中式生活饮用水源断面(点位)中,
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近日,西北农林科技大学资环学院吉普辉副教授研究团队的研究成果以“Atwo-yearfieldstudyofusinganewmaterialforremediationofcadmiumcontaminatedpaddysoil”为题发表在期刊EnvironmentalPollution上。硕士研究生赵航航为该论文第一作者,吉普辉副教授为论文通讯作者,西北农林科技大学为论文第一完成
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摘要:土壤重金属污染是当前人类面临的最严峻的环境问题之一。概述了我国重金属污染土壤的现状及不同的修复技术,并对各修复技术进行分析,指出其优缺点。对土壤重金属污染修复技术的未来发展作了展望,为今后进一步开展土壤重金属污染修复的研究工作提供参考。关键词:土壤重金属污染修复技术土壤是全
摘要:利用镉污染土壤修复生物质能源是解决环境问题和能源问题的新途径。其中镉作为植物非必需元素,在生物圈中的移动性较强,对土壤造成的危害很大。本文在我国重金属污染严重的基础上,对植物修复技术及其应用的镉污染土壤进行了讨论,分析了镉污染土壤修复植物的能源利用潜力,阐释了利用植物修复土
中科院华南植物园生态中心硕士生孙硕在庄萍副研究员和李志安研究员的指导下,通过盆栽试验,比较了11种植物生长调节剂的叶面施用对籽粒苋吸收土壤中镉的影响,揭示了植物生长调节剂促进籽粒苋修复污染土壤的相关机理。相关研究近日发表在《植物生长调节》。农田土壤重金属污染是影响民众身体健康的重要
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日前,中国农业大学资源与环境学院教授吕贻忠课题组在利用改性生物炭修复重金镉污染机制方面取得重要进展,相关论文在线发表于《危险材料杂志》。研究人员通过碳酸钾改性方法制备了多孔生物炭,并对其进行了表面氨基化和氧化,然后对其吸附镉(Cd)的微观机制进行了考察。研究发现,改性生物炭在对Cd的
长江大学资源与环境学院罗杰副教授团队通过使用普通水和磁化水灌溉羊茅,来探讨外加磁场对收取羊茅叶片来进行土壤Cd修复的促进作用。相关成果发表于JournalofHazardousMaterials(IF=7.65)。在植物修复过程中,收取地上植物组织,特别是叶子,比将整个植株连根收取更加经济可行。本研究通过使用普通水
对镉(Cd)污染土壤的修复主要有以下方法:一、物理/化学修复技术1.客土、换土、去表土、深耕翻土法:成本高,且不能从根本上清除重金属,存在占用土地、渗漏和二次污染等问题。此类方法适合于小面积污染土壤的治理。2.玻璃化技术:将重金属污染土壤置于高温高压的环境下,待其冷却后形成坚硬的玻璃体物
很多国家曾饱受重金属污染之苦,如1955年日本富山县发生的痛痛病闻名于世。我国的镉污染也十分严重,曾涉及11个省市的25个地区,如2012年的广西河池市龙江河镉污染事件。日前,由中国科学院武汉植物园研究员傅金民、硕士生罗宏基和助理研究员娄燕宏共同发明的“利用草坪草—微生物联合修复镉污染土壤的方法”获国家发明专利授权。傅金民告诉记者:“这种修复方法利用土壤—微生物—植物的共存关系,提高土壤中污染物的植物修复效率,最终达到彻底修复重金属污染土壤的目的。”不容忽视的镉污染镉是
这种修复方法利用土壤—微生物—植物的共存关系,提高土壤中污染物的植物修复效率,最终达到彻底修复重金属污染土壤的目的。很多国家曾饱受重金属污染之苦,如1955年日本富山县发生的痛痛病闻名于世。我国的镉污染也十分严重,曾涉及11个省市的25个地区,如2012年的广西河池市龙江河镉污染事件。日前,由中国科学院武汉植物园研究员傅金民、硕士生罗宏基和助理研究员娄燕宏共同发明的“利用草坪草—微生物联合修复镉污染土壤的方法”获国家发明专利授权。傅金民告诉《中国科学报》记者:“这种修复方法利用土壤
土壤重金属污染是全球主要环境危害之一,并可能通过农作物进入人类食物链。近期,合肥工业大学曹树青教授课题组通过一种新型基因工程技术,首次发现使植物能将有毒物质镉吸收后“转存隔离”的新机制,从而降低并解决土壤中的镉污染问题。合肥工业大学生物与食品工程学院曹树青教授课题组基于长期研究,近期采用新型植物修复基因工程技术,在治理土壤重金属污染方面取得重要进展。他们首次发现了植物响应重金属镉胁迫信号转导的分子调控机制,使植物在受到重金属镉污染的土壤中仍可以茂盛生长,并将镉吸收后储存至液泡中。“我们再对吸收了镉的植物进行处理,即可
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