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植物卫士悄然现身


   随着经济的发展、生产方式和人们生活方式的改变,环境污染越来越严重,甚至会经常出现污染物泄漏,造成大面积污染事件发生。
   近日,美国科学家在《美国科学院院刊》发表的最新研究成果中指出,改变树或草木等植物的基因后,这些绿色植物能够吸收或降解土壤、地下水或大气中的各种污染物,实现一种绿色环境治理技术。
  
  植物修复环境技术
  
   众所周知,现在的癌症患者人数明显增加,其中的环境污染因素是最大诱因之一,环境污染地区有很多致癌物质通过空气或地下水进入人体内。在美国,目前有1.2万处受到严重污染的地方被称为超级资金污染场,意思是需要动用超级资金来治理的污染区,此外还有50万处受到污染的商业厂房被废弃。
  科学家一直希望能够找到一种既快捷又经济的环境治理方法,其中利用植物来净化环境的植物修复技术成为研究的新领域,科学家们希望能利用树木、青草和其它植物,来去除环境中的有害物质。
  长期从事该领域研究的美国华盛顿大学教授多蒂表示,植物修复是一个利用太阳能的污染清除系统,它利用植物的自然特性,从水、土壤和空气中提取并降解化学物质,将有毒的化学物质转化成没有毒性的新物质。研究人员10多年来的研究证实,转基因植物能够利用它们的根部吸收被污染现场的污染物,嵌入植物的新基因能够分解致癌物质。
  虽然有人认为植物修复环境技术治理环境太慢,因而不实用,但相关研究人员表示,利用植物清洁环境的成本不到使用其它技术的 1/10,而且这项技术更容易与环境融为一体,种下的树草更能满足绿化和审美的要求,况且很多污染现场因为治理成本问题而放弃治理,被商家遗弃,在这种情况下,植物修复技术无疑是一种更好的选择。
  
  转基因杨树高效除污
  
  多蒂教授和她的同事们在实验室培育出一种转基因杨树,试验证明,这种转基因杨树能够清除环境中91%的三氯乙烯,而传统杨树的清除率只有3%。在美国超级基因污染场的地下水中,三氯乙烯是最普遍的污染物。
   事实上,自然杨树和转基因杨树作用机理相同,都是通过产生一种酶来分解三氯乙烯,将致癌物质三氯乙烯分解成无害的产物。只是转基因杨树产生的这种关键酶量更多,因而降解效率更高,速度更快,降解速度比自然杨树快100多倍。
   多蒂和她的同事们还发现,转基因杨树还能更好地清除有害物质三氯甲烷、四氯化碳和二氯乙烯。三氯甲烷是在对水进行消毒的过程中产生的副产物,具有致癌作用。四氯化碳是一种毒性很强的有机溶剂。二氯乙烯是制造塑料的原料,也是一种致癌物质。另外,将15厘米高的转基因杨树苗和被污染的空气密封在容器中,研究人员发现,转基因杨树还能更好地吸收气态三氯乙烯和苯,这两种气态物质是与汽油使用有关的环境污染物。
  这是科学家首次证实转基因植物能够清除气态污染物,它将为降低空气污染带来的环境威胁提供一种全新方法。
  
  拟南芥加入细菌基因会怎样
  
  英国约克大学的教授布鲁斯是多蒂教授的研究伙伴,他长期的研究重点是利用转基因植物清除环境中的爆炸物RDX,这种爆炸物毒性极强,能够造成土壤和地下水大面积的污染,并且没有自我降解能力。
  布鲁斯教授研究发现,某种细菌在被污染的土壤中移动时,能够分解爆炸物RDX。研究人员从这种细菌中分离出与分解RDX有关的基因,并将这些基因嵌入一种草科植物拟南芥中,结果发现,这些转基因拟南芥比自然拟南芥净化RDX的速度快了许多倍。拟南芥的优点是植株小(1平方厘米可种植好几棵)、每代时间短(从发芽到开花不超过6周)、结子多(每棵植物可产很多粒种子)、生命力强(用普通培养基就可做人工培养)。拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小的。每个单倍染色体组的总长只有7000万个碱基对,即只有小麦染色体组长的1/80,这就使克隆它的有关基因相对说来比较容易。拟南芥是自花受粉植物,基因高度纯合,用理化因素处理突变率很高。由于有上述这些优点,所以拟南芥是进行遗传学研究的好材料,被科学家誉为“植物中的果蝇”。
  布鲁斯表示,这些转基因草能够将RDX分解成像亚硝酸盐等没有毒性的代谢产物,转基因植物反过来可以利用这些分解产物,用做自身发育所需要的氮源。接下来,他们还希望能够成功地将细菌基因嵌入到杨树中,创造含有这些特殊分解能力的转基因杨树。
  
  对转基因植物的生态顾虑
  
  多蒂下一步的计划是,除了在实验室证实这些转基因植物不会对周围的微生物造成伤害外,更重要的工作是尽快将这些转基因植物种植在土壤中,以观察它们治理环境的效率。目前,所有的研究工作还停留在实验室,这些转基因植物只能在玻璃瓶中培育,而且只能长到几英尺高。
  多蒂的这些远大计划受阻于美国政府的相关规定。美国政府规定,由于无法评估这些转基因植物对生态环境的影响,转基因植物只能在温室大棚中培育,或者在一小块地方用于实验目的培育,转基因植物商业用途的大面积种植是不允许的。
   多蒂表示,有关人员认为转基因植物存在危险,但是这种所谓的危险根本没有得到验证。应该考虑最大限度地降低风险,并且污染场地的环境状况非常恶劣,转基因植物能够大大降低环境中致癌物质和有害污染物的破坏,提供一种快速而负担得起的污染物治理选择。
   多蒂还表示,他们选择的杨树完全可以让政府消除这些顾虑。杨树不会污染森林,杨树在种植的前几年不会开花,因此只要在几年内将这些杨树砍伐,它们就不会结果并产生种子,因而也不会在种植地随处繁殖。而且研究表明,与其它树不同,杨树的枝丫掉到地上后,不会在土壤中扎根繁殖,因此不会对野生杨树的生态物种产生改变。
  

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