用“超级植物”吸除土壤里的重金属

　　中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所新年引进了一台先进的“秘密武器”，用来对付愈来愈恼人的土壤重金属污染问题。

　　这台名为ICP-MS（电感耦合等离子质谱仪）的离子组学研究核心仪器，将在实验室里有针对性地“挑起”基因突变，并对这些发生基因突变的植物进行集中“选秀”，选拔最具“重金属承受力”的基因组合，联合其他科研手段一起“调教”出治理重金属污染的“超级植物”。

　　污染损失惨重

　　据不完全调查，土壤重金属污染每年导致我国粮食减产和环境污染的直接经济损失就达200亿元，而由此间接造成的财力、劳动力损失更是无法估量。有毒重金属元素通过粮食、水源等进入食物链，最终总要进入并富集在人体内，对健康造成极大的危害。上世纪发生在日本的著名公害事件“痛痛病”（也称“骨痛病”），就是由于当地人常年食用受镉污染的“镉米”造成的，患者全身疼痛、骨质易碎易裂，甚至疼痛而死。

　　更糟糕的是，土壤中的重金属污染具有隐蔽性、长期性、不可逆性及效应滞后性等特点，一旦形成便很难清除。目前世界上常用的工程、物理和化学方法等，见效较快，但是只能局限于小范围的应用，且往往改变了土壤的理化性质，降低土壤的肥力，并有可能造成二次污染。科学家们于是将目光投向自然界：植物具有发达的根系，能从土壤中提取矿质营养以及有毒的重金属；有些植物“天赋异禀”，能承受一般植物所不能承受的重金属成分和分量。

　　寻找治污植物

　　中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所通过“百人计划”引进的龚继明研究员，他在美国期间和多个实验室联合开发出的离子组学技术，在国际上亦属较前沿的领域。目前，由他领导的离子组学研究组，正潜心寻找具有超富集“魔力”的基因。他告诉记者，天然超富集植物通常“胃口”不大，生长发育慢慢腾腾，而且比较“挑食”——只积累少数几种重金属。直接利用它来治理重金属污染问题，往往效率欠佳。如果能找到赋予其超富集能力的一系列关键基因，并将它们转入生物量较大、生长迅速的植物之中，问题或可迎刃而解。如此培育出来的转基因“超级植物”，较短时间内就能从土壤中较多地“吸毒”，待有毒的重金属成分由地下的根部移至地上的茎、叶后，人们便可迅速而方便地将其收割、焚烧，焚烧过程中产生的热能可以回用，残渣里的重金属则由工厂负责回收再利用。

　　研究“天然良方”

　　为了尽快找到“超级植物”相关的关键基因，研究人员双管齐下——在模式植物拟南芥中同时展开正向和反向遗传学的研究，并关注天然超富集植物。“其实，植物也不欢迎有毒重金属，作为一种不能自由迁移的生物，被动吸收了环境中的重金属污染物后，往往倾向于把它们‘锁’在根部，以避免更大的伤害。但从土壤修复角度而言，我们希望更多的重金属能存积于地上部分以便收割处理，也希望植物能‘妥善处理’重金属而不怎么影响自己的生长。”此外，离子组学将植物体内的所有离子作为统一整体进行研究，不仅可化解重金属污染，而且能探明矿质营养成分在生物体内的运动规律，为营养不良的植物开出“天然药方”。(sdoe)