Микоризная биоремедиация

Микоризовая очистка от тяжелых металлов или загрязняющих веществ — это процесс, посредством которого микоризные грибы, находящиеся в мутуалистических отношениях с растениями, могут изолировать токсичные соединения из окружающей среды в качестве формы биоремедиации . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Партнеры микоризных растений

Эти симбиотические отношения обычно возникают между растениями и арбускулярными микоризами клады Glomeromycota . грибов ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Были зарегистрированы и другие виды грибов. Например, известен случай, когда фитоэкстракция цинка ивы увеличилась после инокуляции базидиомицета из Paxillus involutus . в почву ^{[ 5 ]}

Механизмы симбиоза

Микориза позволяет растениям увеличивать свою биомассу, что повышает их толерантность к тяжелым металлам . Грибы также стимулируют поглощение тяжелых металлов (таких как марганец и кадмий ) с помощью ферментов и органических кислот (таких как уксусная кислота и яблочная кислота ), которые они выделяют в окружающую среду, чтобы переварить их. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Микориза на переносимость растений

Грибы могут препятствовать проникновению тяжелых металлов мимо корней растения. ^{[ 6 ]} Они также могут хранить тяжелые металлы в своих вакуолях. Однако в некоторых случаях грибы не снижают поглощение тяжелых металлов растениями, а повышают их толерантность. В некоторых случаях это достигается за счет увеличения общей биомассы растения, что приводит к снижению концентрации металлов. Они также могут модифицировать реакцию растения на тяжелые металлы на уровне транскрипции и трансляции растений. ^{[ 3 ]}^{[ 7 ]}

Колонизация бесплодной почвы

Микориза сохраняет работоспособность под землей даже в экстремальных условиях, например, в случае лесного пожара. Исследователи полагают, что это позволяет им получать минералы и питательные вещества, которые высвобождаются во время пожара, прежде чем они вымываются из почвы. Это, вероятно, увеличивает способность быстрого восстановления после лесных пожаров. ^{[ 8 ]}

Змеевидные почвы частично характеризуются низким соотношением кальция и магния. Исследования показывают, что арбускулярная микориза помогает растениям увеличить поглощение магния в почвах с низким содержанием магния. Однако растения на змеевидных почвах, инокулированные грибом, либо не оказали влияния на концентрацию магния, либо снизили его поглощение. ^{[ 9 ]}

Устойчивость к токсичности

Исследования показывают, что микоризные симбионты сеянцев тополя способны предотвращать попадание тяжелых металлов в уязвимые части растения, удерживая токсины в ризосфере . ^{[ 10 ]} Другое исследование показывает, что растения Arctostaphylos uva-ursi в симбиотических отношениях были более устойчивы к токсинам, поскольку грибы помогали растениям расти ниже токсичных слоев почвы. ^{[ 11 ]}

Применение в биоремедиации

В китайских провинциях Гуйчжоу , Юньнань и Гуанси распространяется скалистое опустынивание , которое плохо контролируется. Для этой территории характерны истощение почв, эрозия почв и засухи. В этом регионе очень трудно расти растениям, и он в основном заполнен засухоустойчивыми растениями , литофитами и кальцифилоптерисами . Morus alba , широко известная как шелковица, представляет собой засухоустойчивое дерево, способное переносить бесплодные почвы. Установлено, что шелковица, инокулированная арбускулярной микоризой, повышает приживаемость на карстовых пустынных территориях и, следовательно, увеличивает скорость мелиорации почвы и снижает эрозию. ^{[ 12 ]}

В 1993 году художник Мел Чин сотрудничал с агрономом Министерства сельского хозяйства США доктором Руфусом Чейни в попытке детоксикации свалки «Свиной глаз», свалки суперфонда в Сент-Поле , штат Миннесота . Команда посадила Тласпи , который был выбран из-за повышенного поглощения и секвестрации тяжелых металлов. Анализ показал повышенные концентрации кадмия в биомассе Thlaspi . ^{[ 13 ]} Было обнаружено, что Thlaspi имеет значительную ассоциацию с арбускулярной микоризой. ^{[ нужна ссылка ]}

В Словакии имеется множество рудников тяжелых металлов, которые стали причиной значительного загрязнения региональных почв . Образцы тласпи, собранные в Словакии из загрязненной почвы возле свинцового рудника, показали повышенный уровень содержания кадмия, свинца и цинка. Кроме того, Thlaspi, растущие в загрязненных регионах, имели более высокий уровень некоторых арбускулярных микоризных грибов по сравнению с незагрязненными Thlaspi . ^{[ 14 ]} Поскольку ручная очистка обычно неэффективна и дорога, Thlaspi , колонизированный микоризой , может быть полезен в по биоремедиации . усилиях ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Хильдебрандт, Ульрих; Регвар, Марьяна; Боте, Герман (январь 2007 г.). «Арбускулярная микориза и толерантность к тяжелым металлам». Фитохимия . 68 (1): 139–146. Бибкод : 2007PChem..68..139H . doi : 10.1016/j.phytochem.2006.09.023 . ПМИД 17078985 .
^ Ло, Чжи-Бин; Ву, Чэньхан; Чжан, Чао; Ли, Хун; Липка, Ульрике; Полле, Андреа (2014). «Роль эктомикоризы в устойчивости растений-хозяев к стрессу тяжелых металлов». Экологическая и экспериментальная ботаника . 108 : 47–62. Бибкод : 2014EnvEB.108...47L . дои : 10.1016/j.envexpbot.2013.10.018 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Феррол, Нурия; Тамайо, Элизабет; Варгас, Паола (декабрь 2016 г.). «Парадокс тяжелых металлов в арбускулярных микоризах: от механизмов к биотехнологическому применению» . Журнал экспериментальной ботаники . 67 (22): 6253–6265. дои : 10.1093/jxb/erw403 . ПМИД 27799283 .
^ Вангронсвельд, Дж; Колпаерт, СП; Ван Тихелен, К.К. (1996). «Рекультивация голой промышленной территории, загрязненной цветными металлами: физико-химическая и биологическая оценка долговечности обработки почвы и рекультивации». Загрязнение окружающей среды . 94 (2): 131–40. дои : 10.1016/S0269-7491(96)00082-6 . ПМИД 15093499 .
^ Jump up to: ^а ^б ШЕОРАН, Вимла; ШЕОРАН, Аттар Сингх; ПУНИА, Пунам (апрель 2016 г.). «Факторы, влияющие на фитоэкстракцию: обзор». Педосфера . 26 (2): 148–166. дои : 10.1016/S1002-0160(15)60032-7 .
^ Jump up to: ^а ^б Раджкумар, М.; Сандхья, С.; Прасад, МНВ; Фрейтас, Х. (ноябрь 2012 г.). «Перспективы растительных микробов в фиторемедиации тяжелых металлов». Достижения биотехнологии . 30 (6): 1562–1574. doi : 10.1016/j.biotechadv.2012.04.011 . ПМИД 22580219 .
^ Мехарг, Эндрю А. (ноябрь 2003 г.). «Механистические основы взаимодействия между микоризными ассоциациями и катионами токсичных металлов». Микологические исследования . 107 (11): 1253–1265. дои : 10.1017/S0953756203008608 . ПМИД 15000228 .
^ Бухгольц, Кеннет; Девиз, Гарри (1981). «Численность и вертикальное распределение микоризы на равнинных и пустынных лесных почвах сосновых пустошей Нью-Джерси». Бюллетень Ботанического клуба Торри . 108 (2): 268–271. дои : 10.2307/2484905 . JSTOR 2484905 .
^ Дубкова, Павла; Суда, Ян; Судова, Радка (01 августа 2011 г.). «Арбускулярный микоризный симбиоз на серпентиновых почвах: влияние местных грибных сообществ на разные экотипы Knautia arvensis». Растение и почва . 345 (1–2): 325–338. Бибкод : 2011ПлСой.345..325Д . дои : 10.1007/s11104-011-0785-z . ISSN 0032-079X . S2CID 29085114 .
^ Люкс, Хайди Б.; Камминг, Джонатан Р. (nd). «Микоризы придают саженцам тюльпана и тополя устойчивость к алюминию». Канадский журнал лесных исследований . 31 (4): 694–702. дои : 10.1139/x01-004 .
^ Салем, Майя; Монни, Три (2003). «Медная устойчивость вечнозеленого карликового кустарника Arctostaphylos uva-ursi: экспериментальное воздействие». Загрязнение окружающей среды . 126 (3): 435–443. Бибкод : 2003EPoll.126..435S . дои : 10.1016/s0269-7491(03) 00235-5 ПМИД 12963307 .
^ Син, Дэн; и др. (ноябрь 2014 г.). «Исследование экологического восстановления микоризной шелковицы в зоне карстового каменистого опустынивания» . Сельскохозяйственная наука и технология . 15 (11): 1998–2002 гг. - через EBSCOhost.
^ «Интернет-журнал USDA ARS, том 43, № 11» . Журнал AgResearch Министерства сельского хозяйства США . 1995 . Проверено 9 мая 2020 г.
^ Фогель-Микуш, Катарина; Дробне, Дамьяна; Регвар, Марьяна (2005). «Накопление Zn, Cd и Pb и арбускулярная микоризная колонизация кресс-салата Thlaspi praecox Wulf. (Brassicaceae) из окрестностей свинцового рудника и плавильного завода в Словении». Загрязнение окружающей среды . 133 (2): 233–242. Бибкод : 2005EPoll.133..233V . дои : 10.1016/j.envpol.2004.06.021 . ПМИД 15519454 .

[1] Хильдебрандт, Ульрих; Регвар, Марьяна; Боте, Герман (январь 2007 г.). «Арбускулярная микориза и толерантность к тяжелым металлам». Фитохимия . 68 (1): 139–146. Бибкод : 2007PChem..68..139H . doi : 10.1016/j.phytochem.2006.09.023 . ПМИД 17078985 .

[2] Ло, Чжи-Бин; Ву, Чэньхан; Чжан, Чао; Ли, Хун; Липка, Ульрике; Полле, Андреа (2014). «Роль эктомикоризы в устойчивости растений-хозяев к стрессу тяжелых металлов». Экологическая и экспериментальная ботаника . 108 : 47–62. Бибкод : 2014EnvEB.108...47L . дои : 10.1016/j.envexpbot.2013.10.018 .

[Ferrol_2016-3] Jump up to: ^а ^б ^с Феррол, Нурия; Тамайо, Элизабет; Варгас, Паола (декабрь 2016 г.). «Парадокс тяжелых металлов в арбускулярных микоризах: от механизмов к биотехнологическому применению» . Журнал экспериментальной ботаники . 67 (22): 6253–6265. дои : 10.1093/jxb/erw403 . ПМИД 27799283 .

[4] Вангронсвельд, Дж; Колпаерт, СП; Ван Тихелен, К.К. (1996). «Рекультивация голой промышленной территории, загрязненной цветными металлами: физико-химическая и биологическая оценка долговечности обработки почвы и рекультивации». Загрязнение окружающей среды . 94 (2): 131–40. дои : 10.1016/S0269-7491(96)00082-6 . ПМИД 15093499 .

[SHEORAN_2016-5] Jump up to: ^а ^б ШЕОРАН, Вимла; ШЕОРАН, Аттар Сингх; ПУНИА, Пунам (апрель 2016 г.). «Факторы, влияющие на фитоэкстракцию: обзор». Педосфера . 26 (2): 148–166. дои : 10.1016/S1002-0160(15)60032-7 .

[Rajkumar_2012-6] Jump up to: ^а ^б Раджкумар, М.; Сандхья, С.; Прасад, МНВ; Фрейтас, Х. (ноябрь 2012 г.). «Перспективы растительных микробов в фиторемедиации тяжелых металлов». Достижения биотехнологии . 30 (6): 1562–1574. doi : 10.1016/j.biotechadv.2012.04.011 . ПМИД 22580219 .

[7] Мехарг, Эндрю А. (ноябрь 2003 г.). «Механистические основы взаимодействия между микоризными ассоциациями и катионами токсичных металлов». Микологические исследования . 107 (11): 1253–1265. дои : 10.1017/S0953756203008608 . ПМИД 15000228 .

[8] Бухгольц, Кеннет; Девиз, Гарри (1981). «Численность и вертикальное распределение микоризы на равнинных и пустынных лесных почвах сосновых пустошей Нью-Джерси». Бюллетень Ботанического клуба Торри . 108 (2): 268–271. дои : 10.2307/2484905 . JSTOR 2484905 .

[9] Дубкова, Павла; Суда, Ян; Судова, Радка (01 августа 2011 г.). «Арбускулярный микоризный симбиоз на серпентиновых почвах: влияние местных грибных сообществ на разные экотипы Knautia arvensis». Растение и почва . 345 (1–2): 325–338. Бибкод : 2011ПлСой.345..325Д . дои : 10.1007/s11104-011-0785-z . ISSN 0032-079X . S2CID 29085114 .

[10] Люкс, Хайди Б.; Камминг, Джонатан Р. (nd). «Микоризы придают саженцам тюльпана и тополя устойчивость к алюминию». Канадский журнал лесных исследований . 31 (4): 694–702. дои : 10.1139/x01-004 .

[11] Салем, Майя; Монни, Три (2003). «Медная устойчивость вечнозеленого карликового кустарника Arctostaphylos uva-ursi: экспериментальное воздействие». Загрязнение окружающей среды . 126 (3): 435–443. Бибкод : 2003EPoll.126..435S . дои : 10.1016/s0269-7491(03) 00235-5 ПМИД 12963307 .

[12] Син, Дэн; и др. (ноябрь 2014 г.). «Исследование экологического восстановления микоризной шелковицы в зоне карстового каменистого опустынивания» . Сельскохозяйственная наука и технология . 15 (11): 1998–2002 гг. - через EBSCOhost.

[13] «Интернет-журнал USDA ARS, том 43, № 11» . Журнал AgResearch Министерства сельского хозяйства США . 1995 . Проверено 9 мая 2020 г.

[14] Фогель-Микуш, Катарина; Дробне, Дамьяна; Регвар, Марьяна (2005). «Накопление Zn, Cd и Pb и арбускулярная микоризная колонизация кресс-салата Thlaspi praecox Wulf. (Brassicaceae) из окрестностей свинцового рудника и плавильного завода в Словении». Загрязнение окружающей среды . 133 (2): 233–242. Бибкод : 2005EPoll.133..233V . дои : 10.1016/j.envpol.2004.06.021 . ПМИД 15519454 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]