植物配备“防弹衣” 除炸药毒物

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植物配备“防弹衣”

来源：中国科学报      

作者：袁一雪      

2015年10月09日     
  
摘要：一直以来，不少科学家都通过微生物“解决”残留在土壤中的TNT，不过，近日，《科学》刊登了一篇来自英国约克大学的论文，试图通过改变植物体内的植物酶，让其对TNT产生“免疫”。报道称，这项研究提高了研发出一个被称为“爆炸物补救技术”的新方法的可能性。

战争对于人类来说具有强烈的毁灭性，为了保证安全，人类给自己发明了防弹衣、头盔等护具。同样，战争对于大自然的植物与土壤来说也是毁灭性的打击，甚至会造成不可逆的损伤。在不少爆发过战争的土地上，爆炸后的残留物让那里的土地寸草不生，其中，在爆炸物中不可或缺的三硝基甲苯（TNT）就是罪魁祸首之一。

一直以来，不少科学家都通过微生物“解决”残留在土壤中的TNT，不过，近日，《科学》刊登了一篇来自英国约克大学的论文，试图通过改变植物体内的植物酶，让其对TNT产生“免疫”。报道称，这项研究提高了研发出一个被称为“爆炸物补救技术”的新方法的可能性。

植物应对TNT
以往的研究显示，爆炸物中含有TNT对植物有着严重的毒害作用，对于土壤本身也会产生显著影响。因为TNT的沉植物配备“防弹衣”淀物会堵塞植物根部，抑制植物的生长与发育。尽管有些有毒和有污染性的化学物质已经被各国禁止使用，但TNT在国家的防御上依然扮演着重要的角色。
为了应对TNT造成的生态危害，英国约克大学生物学系新型农业产品中心科研组阐述了植物内TNT的毒性机制，并且发现植物体内一种关键的植物酶——MDHAR6。它和TNT发生反应，产生对细胞产生巨大伤害的反应性过氧化物。但如果植物体内没有这种酶，就会增强植物对TNT的耐受性。
因此，研究人员得出结论，将相关植物品种内的这种酶当作目标可使科学家研发出对TNT具有抵抗力的植物。在军事基地和垃圾制造场等污染地带，这种新植物不仅可以再次生长，还能清理爆炸物。
研究小组的利兹·瑞罗特博士表示：“只是通过清除TNT的急性毒性，就可使以植物为基础的系统成功用于清理污染场地。从这个目标来说，我们的工作是非常重要的一步。”《科学》中的文章也指出：“英国约克大学生物学家如今迈出重要一步，使清理受爆炸物污染的数百万公顷土地成为可能。”

特殊的植物酶
“因为战争、工业化进程因素是对环境的人为破坏，如果只依靠自然环境净化，需要很长时间。”合肥工业大学生物与食品工程学院教授曹树青告诉《中国科学报》记者。
在众多方法中，寻找植物体内与某种特定化学元素产生作用的机制是不少科学家关注的领域。此次，约克大学研究小组发现的MDHAR6，就是植物的特有成分，“它是维生素C氧化还原途径上的酶。”曹树青解释道。如果它在植物体内，其含有的因子会与TNT结合产生活性氧，即臭氧，后者会破坏植物体内细胞。但将其从植物中敲除后，该植物就可以在TNT的环境中存活。
据曹树青介绍，在这植物处理污染领域中包含两方面的工作，其一是通过改变植物的基因，提高其耐受度，净化土壤中的有害物质；其二则是通过改变植物的基因，让它降低或不吸收土壤中的有害物质，进而保证食品安全。

只是一种想法
早在上世纪60年代，一些发达国家就开始着手筛选和培育对重金属具有超常规吸收和富集能力的植物，通过种植这些“超富集植物”，吸收土壤中的污染物。不过，TNT与重金属并不相同，前者不遵循质量守恒定律，所以一般在处理TNT时都会采用微生物的方式。“微生物的方式不会用于处理重金属，因为重金属遵循质量守恒定律，它不会自然降解和消失，只有通过植物等手段，将其从土壤中析出才能加以去除。”中国科学院地理科学与环境研究所环境修复研究中心主任陈同斌告诉《中国科学报》记者。
曹树青率领的研究团队也在从事植物修复环境的工作，“我们的研究主要针对土壤中的重金属，并且发现植物中一种名1,4-糖苷水解酶及其介导的甘露糖，作为信号分子，激活谷胱甘肽依赖的植物螯合素合成途径上的相关基因协调表达，从而增加植物对镉积累和耐受，特别是针对土壤中的镉”。
而针对植物抗击TNT，陈同斌表示：“此次约克大学的研究其实更多的是一种想法，它距离实现还要有很长的路要走。”

战争污染更危险
与人类工业历史发展相比，植物治理污染领域的研究才刚刚起步，“目前从事这项研究的人并不多，因为研究周期长，有些研究不能立竿见影，而且有些恶化程度较高的环境也不适用。”曹树青说道，“近些年，因为环境污染逐渐威胁到食品安全及人类健康，才开始引起人们关注这个领域。”
而与工业污染相对应的，战争污染也正在极大威胁着人类的生存环境。比如，在越战期间，美军曾经投放了许多带有毒气的炸药，使当地的土壤受到严重污染，如今交战区“怪病”患者成百倍增加，甚至有60%的婴儿一出生就是残疾。在我国，有统计数据表明日军遗弃毒气弹达200万发，这些化学武器已造成2000人左右受害，大部分受害者生活不能自理。“战争污染治理其实是个更为迫切的问题，只不过因为毕竟敏感所以相关研究很少见报。希望未来能够有更多的民间企业也加入到治理战争污染中来。”陈同斌说。
《中国科学报》 (2015-10-09 第8版 新知)