【植物吸收重金屬】植物，重金屬吸塵器！探索奇蹟植物與土壤淨化的秘密

重金屬生化反應

引言

重金屬[重金屬泛指密度超過每立方公分五克的金屬元素，是影響植物生長的重要因子。重金屬約有四十種，其中影響植物生長者有八種，分別為銅(Cu)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、砷(As)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、汞(Hg)。]

植物對重金屬的反應

植物對不同重金屬的反應不一。過量的重金屬會對植物生長發育產生不利影響。例如，鋅和鎳可能導致葉片黃化或壞疽，而水稻被發現能累積高濃度的鎘，對植物毒性不大，卻對人類極為有害。另一方面，鉛可促進植物生長，而銅、鎳、鎘則會在根部大量累積，阻礙根部生長，並影響地上部發育。

植物的耐受機制

植物耐受重金屬的機制主要分為兩類：

1. 應激迴避：根部細胞膜具有選擇性，重金屬無法被吸收。

2. 應激耐受（又稱蓄積植物）：能吸收重金屬，並累積在葉片中。儘管高濃度的重金屬對不耐受植物有致命毒性，但蓄積植物卻能存活。

重金屬結合機制

植物耐受重金屬的機制涉及以有機分子與毒元素結合。

1. 金屬隔離策略：重金屬與含硫胺基酸（如半胱氨酸和甲硫氨酸）或有機酸（如乙酸、蘋果酸、檸檬酸）結合，形成低分子量的有機重金屬化合物。

2. 植物螯合素：植物合成富含硫的多肽小分子，稱為植物螯合素。當細胞內重金屬達到毒性程度時，植物螯合素含量會增加。植物螯合素與重金屬結合，形成梭子，將重金屬攜入液泡中，並使液泡內的重金屬被高濃度的有機酸隔離。

重金屬	植物反應	耐受機制
鋅	葉片黃化或壞疽	應激迴避
鎳	葉片黃化或壞疽	應激迴避
砷	抑制生長	應激耐受
鎘	累積在葉片	應激耐受
鉛	促進生長	應激耐受
汞	抑制生長	應激耐受
銅	根部累積	應激耐受

植物吸收重金屬

植物吸收重金屬是一種自然現象，當植物從土壤或水中吸收重金屬離子時發生。這些金屬通常對植物有害，但有些植物已進化出耐受機制，甚至可以累積大量的重金屬而不會受到負面影響。

重金屬的來源

重金屬可以從自然來源（例如礦物風化）或人為活動（例如工業、農業和其他人類活動）進入環境。工業排放、廢棄物處理和採礦活動等活動會釋放出大量的重金屬，對生態系統構成威脅。

植物吸收重金屬的機制

植物吸收重金屬的機制非常複雜，涉及多種運輸機制和細胞內過程。金屬離子可以通過以下途徑進入植物組織：

途徑	描述
根部吸收	根系吸收水分和養分的同時，也吸收重金屬離子。
葉片吸收	葉片表面的氣孔可以吸收空氣中的重金屬大氣沉降物。
蒸騰拉力	蒸騰作用引起的根系吸水會將重金屬離子向上拉入植株。

重金屬在植物體內的運輸

一旦進入植物體內，重金屬離子會通過稱為木質部的運輸組織進行運輸。木質部負責將水分和營養素從根部輸送到葉片和莖。金屬離子也可以通過韌皮部運輸，韌皮部負責將有機物質從葉片輸送到植物的其餘部分。

重金屬在植物體內的累積

某些植物已進化出耐受機制，可以累積大量的重金屬而不會受到負面影響。這些植物稱為超累積植物。超累積植物可以將金屬離子儲存在葉片、莖或根中，而不會造成毒性。

超累積植物的應用

超累積植物在環境修復和生物採礦領域具有潛在用途：

• 環境修復：超累積植物可用於從受重金屬污染的土壤和水中去除重金屬。
• 生物採礦：超累積植物可以作為從土壤中提取貴重金屬的替代方法。

結語

植物吸收重金屬是一種自然現象，但也可能對生態系統和人類健康構成威脅。對植物吸收重金屬的機制和超累積植物的潛在用途的理解，對於開發減輕和修復重金屬污染的策略至關重要。

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