Oswajamy biotechnologię (VI) — fitoremediacja

Oswajamy biotechnologię (VI) —
fitoremediacja
Fitoremediacja naturalną metodą oczyszczania zanieczyszczonego
środowiska
Biotechnologia nie zawsze musi wiązać się z genetyczną modyfikacją
organizmów żywych. Jednym z działów biotechnologii środowiskowej jest
fitoremediacja, czyli wykorzystywanie roślin o naturalnych zdolnościach
neutralizacji różnych zanieczyszczeń do ich usuwania ze środowiska lub
uczynienia ich mniej toksycznymi. Rośliny coraz częściej wykorzystuje się
do przywrócenia równowagi biologicznej terenów poprzemysłowych oraz
silnie zurbanizowanych.
Wykorzystywane w fitoremediacji rośliny muszą spełniać kilka warunków:
tolerować wysokie stężenie zanieczyszczeń, akumulować ich duże ilości w
częściach nadziemnych oraz gromadzić dużą ilość biomasy. G atunki najczęściej
wykorzystywane w tej innowacyjnej technologii pochodzą z rodzin Brassicaceae
(metale ciężkie), Poaceae (metale ciężkie i związki organiczne), Fabaceae (metale
ciężkie), Asteraceae (metale ciężkie i związki radioaktywne), Salicaceae (metale
ciężkie i związki organiczne) oraz Chenopodiaceae (sól, metale ciężkie i WWA).
Rośliny mogą pobierać zanieczyszczenia korzeniami, kłączami lub rozłogami, a
także poprzez liście i młode pędy. Dalej są one transportowane i akumulowane w
łatwych do zebrania organach. Po ich zbiorze można je utylizować poprzez
spalenie lub odzyskać ( w przypadku niektórych metali ciężkich, np. platyny).
Fitoremediacja jest dziedziną biotechnologii środowiskowej, która
wykorzystuje rośliny do usuwania zanieczyszczeń ze środowiska.
Rośliny wykształciły wiele mechanizmów obronnych. W przypadku metali ciężkich
są to strategie zmiany pH w otoczeniu korzeni, zatrzymanie metali ciężkich na
powierzchni korzeni oraz w ich wytworach z wykorzystaniem kalozy i kwasu
poligalakturonowego, który jest wydzielany do roztworu glebowego, a także
wchodzi w skład ściany komórkowej. Strategie tolerancji obejmują syntezę
metalotionein, białek bogatych w cysteinę zawierającą grupę tiolową (-SH)
posiadającą zdolność wiązania metali. W wyniku tego białka te mogą pełnić
funkcję stabilizatora metali (w tym również mikroelementów). Inną grupą białek
są fitochelatyny. Powstają one na drodze enzymatycznej z glutationu. Podobnie
jak metalotioneniny są one bogate w cysteinę. Kompleksy fitochelatyna-metal
zostają oddzielone od reszty komórki i gromadzone w wakuoli. Rośliny posiadają
także zdolność syntezy kwasów organicznych (kwas cytrynowy, jabłkowy,
szczawiowy), a także aminokwasów (histydyna i prolina) wiążących i
neutralizujących jony metali.
W praktyce najczęściej wykorzystuje się proces fitoekstrakcji, w którym rośliny
pobierają zanieczyszczenia systemem korzeniowym i przemieszczają je do części
nadziemnej, pozwalając na usunięcie ich z gleby. Do tego celu wykorzystywane
mogą być gatunki jednoroczne (np. słonecznik, kukurydza, rzepak), a także
wieloletnie (wierzba wiciowa, hybrydy topoli i miskanta).
Fitoremediacja jest technologią relatywnie tanią i przyjazną dla środowiska
naturalnego. Dzięki zastosowaniu odpowiednich gatunków możemy równocześnie
usunąć wiele zanieczyszczeń. Również pod względem technicznym jest ona
technologią prostą w użyciu, ponieważ wykorzystuje powszechnie stosowane
zasady agrotechniki. Niestety fitoremediacja posiada także pewne ograniczenia.
Proces usuwania zanieczyszczeń przez rośliny jest długotrwały i wynosi od 3 do 5
lat. Dodatkowym czynnikiem limitującym jest możliwość przypadkowego
ograniczenia wzrostu roślin, obejmujących suszę, powódź lub choroby.
Zanieczyszczenia mogą również wnikać do łańcucha pokarmowego, np. gryzoni
lub owadów, mimo to fitoremediacja jest technologią coraz częściej stosowaną i
przynoszącą zadowalające rezultaty.
Katarzyna Kamel
Źródło:
1. Gawroński S., Fitoremediacja a tereny zieleni, Zieleń miejska, Nr 10 (2009).
2. Hall J.L., Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance,
Journal of Experimental Botany, Vol. 53 (2002), s.1-11.
Już jutro Etyka badań na zwierzętach — dylematy czułego barbarzyńcy
Martyny Franczuk.
Data publikacji: 27.07.2011r.