生物修复ppt课件

*1 Plantmicrobe interactions: novel applications for exploitation in multipurpose remediation technologies Trends in Biotechnology August 2012 概述 n土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收 、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受 水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。 n因此植物修复技术增多并普及开来。植物修复的缺点， 可以通过新生物技术的处理，并利用新发展的我们了解 的根际和植物组织内部植物和微生物化学交互作用改善 n这篇文章重点介绍三种可行有用的生物修复技术：转基 因技术，低投入的“设计”植物技术，和纳米技术。 *2 概述 n1、土壤修复：节约宝贵资源 n2、植物-微生物交互作用： 使生态系统再生的低投入生物处理技术 n3、植物修复中的转基因技术应用 n4、“设计”植物技术 n5、纳米技术：提高植物修复效率 n6、总结 *3 1、土壤修复：节约宝贵资源 n土壤是支持生命的重要系统，是基本行星功能的中心。 估计约有30%的土壤因为各种人类活动的原因，退化或 受到了污染，而且这个水平还在不断增加。在越来越多 土壤受污染的情况下，利用有限可利用土壤生产更多食 物和生物原料的需求越来越大。 n污染区域的植物的生产，会带来无形价值。但是植物修 复的效果也受两种因素的影响： 1、目标污染物的毒性。 2、各种极端环境情况，会影响植物-土壤-水以及有效养 分之间的关系。 *4 1、土壤修复：节约宝贵资源 n本文目的： 1介绍植物-微生物联合处理技术的优点，并重点 介绍该领域中新兴的技术。 2讨论怎样运用植物-微生物交互作用和根际效应 修复退化土壤，克服环境对生物修复的限制，并 使环境，经济和社会共同受益。 *5 2、植物-微生物交互作用 n很多植物植物与根际微生物有交互作用。植物生长过程 中会在根周围分泌大量的化学物质供养根际微生物。有 证据表明，有机酸，氨基酸，酚类物质对根际微生物有 重要积极影响。 n此外，很多低分子量有机酸可以充当螯合剂，并且提高 污染物的植物可利用性。将来，可能通过经筛选和隔离 根际的高效分子信号，来更改根际生物群落，达到提高 修复能力，改善生物修复的效果。因为移除根际污染物 ，结合遗传处理，可以提高植物的生长率，这个方法也 可以用于提高生物量和修复效果 *6 3、植物修复中的转基因技术 n虽然生物燃料和生物能植物被认为是植物修复收 回投资的最有潜力的方式，依然要广泛关注收获 的生物质的使用和收获的植物中的有害物质的归 趋。但是，组学技术的新发展，为蛋白质组学， 代谢物组学，基因组学，元基因库，转录组等提 供机会来为修复领域提供支持，提高了植物和微 生物对各种有机无机污染的耐受、累积和降解能 力。控制选用的植物提高吸收、运输和降解污染 ，植物生长，根系开发和对抗非生物影响因素的 能力。将来，我们能定制植物对特定位点做修复 。 *7 3、植物修复中的转基因技术 n植物转基因学，可用于有机物的解毒和无机污染物的积 累方面。 *8 3、植物修复中的转基因技术 n很多杂交的白杨树有微 生物降解基因，和可提 高修复活性的特定转运 蛋白。因为转运基因的 降解能力，该生物的大 量繁殖会降低有机污染 物的负荷，将来的多基 因植物，会在提高降解 能力的同时，产生更多 经济效益。 *9 4“设计”植物技术 n“设计”植物技术 n植物修复一个主要限制，就是植物组织中存储和 积累的有机污染物，会降低植物的生存能力，并 通过叶片的蒸腾作用污染大气。为了克服这个问 题，会在植物移到污染地区前，在植物组织中加 入微生物降解酶，使污染物在植物组织内降解。 此外，为处理某一污染物，会对植物-微生物联 合作用做裁剪，这是以确定复杂环境中的污染物 为目标的革新。 *10 4“设计”植物技术 n“设计”植物，综合植物，真菌，细菌和植物内生菌来彻 底去除混合污染物。这项技术，已经在实验室条件下测 试过，能解释区域和气候评价随营养物质的变化。这项 技术提供了制造自定义植物系统的框架，根际微生物可 用于降解复杂有机污染物，并且当污染物降解酶，选择 性的添加到植物中时，被植物分解的污染物，不会随蒸 腾作用污染大气。植物组织中的重金属可以通过热解过 程中产生的生物碳提取，也可以将生物碳回填，以增加 土壤中封存碳的量，改善土质。这个方法可以同时去除 有机和无机污染物，提高土壤和地下水质量，并且与传 统生物处理技术相比，处理速度也更快。 *11 4“设计”植物技术 *12 5纳米技术提高植物修复效率 n纳米技术也可以用于有机污染土壤的修复。最近有研究 表明，有机污染，如除草剂、除虫剂等可被零价纳米离 子降解。稳定的纳米生物大分子课降解林丹。此外，纳 米颗粒也影响植物修复系统中有机污染物的归趋和吸收 。例如，富勒烯会提高杨树对三氯乙烯的吸收。纳米 CeO2和氧化锌，可以促使可食用植物的根和蔓藤的生长 ，如大豆，小麦，玉米等，这表明纳米材料可以提高植 物修复的效率。 *13 5纳米技术提高植物修复效率 n纳米材料在基于酶的生物修复中的运用可以和植物修复 相结合。例如由几种长链烃类和有机氯混合的复杂有机 污染物，单一微生物和植物很难将其降解。纳米技术和 生物技术相结合，会克服这种限制：复杂有机物会迅速 被压缩到纳米级的酶降解，这种酶同时具有微生物和植 物酶的能力。但是近期，纳米材料不会用于植物修复中 ，因为他们在环境中的归趋和毒性。因此，各种纳米材 料提高植物修复效率的探究实验是很重要的，并且要考 虑到他们的毒性，持久性和环境影响。 *14 6总结 n未来的生物修复技术需要综合各种技术： 1纳米技术：提高降解和积累， 2传统生物技术 多效修复技术一旦实施，不但有益于环境，还 有益于经济社会发展。但是，达到这个目标并不 容易。经济可行性会制约所有的植物修复技术， 但是在不就的将来这些问题会解决。 *15 6总结 n可能有些挑战难以克服。例如，一些区域因为环 境特殊，需要特定的植物。我们也给出了一些， 关于如何筛选植物和与之相关的微生物的