PL EN


Preferences help
enabled [disable] Abstract
Number of results
Journal
2011 | 60 | 3-4 | 423-433
Article title

Bakterie i grzyby mikoryzowe zwiększają wydajność roślin w fitoremediacji metali śladowych

Content
Title variants
EN
Bacteria and micorrhizal fungi enhance plants' efficiency in trace metal phytoremediation of trace metals contaminated areas
Languages of publication
PL EN
Abstracts
PL
Zanieczyszczenie środowiska przez metale śladowe jest nadal szeroko rozpowszechnionym i poważnym problemem. Wymusza to powstanie nowych strategii jego oczyszczania. Jedną z bardzo obiecujących, stosunkowo tanich i przyjaznych środowisku technologii jest fitoremediacja. Wykorzystuje ona trzy grupy roślin: hiperakumulatory, rośliny uprawne i drzewiaste. Pomimo wielu zalet, którymi cechują się te grupy roślin istnieją także liczne ograniczenia, w ich komercyjnym zastosowaniu. Do zwiększania potencjału fitoremediacyjnego roślin, stosuje się obecnie ich modyfikacje, zarówno genetyczne, jak i niegenetyczne. Wśród niegenetycznych wyróżnia się: inokulację (sztuczne zakażanie) ryzobakteriami/bakteriami stymulującymi wzrost strefy korzeniowej (ang., odpowiednio, PGPR/ PGPB), na przykład bakteriami produkującymi siderofory (ang. SPB). Wykorzystuje się do tego celu również endofity czy grzyby mikoryzowe. W efekcie obserwuje się na przykład: (1) lepsze odżywianie mineralne roślin, (2) modyfikacje morfologii oraz topografii korzeni, co przekłada się na zwiększenie ich powierzchni absorpcyjnej, (3) wzrost odporności na patogeny, (4) wzrost akumulacji i tolerancji na metale śladowe. Pozwala to zmodyfikowanym roślinom, przeżyć na terenach bardzo skażonych mimo kumulowania stosunkowo dużej ilości metali śladowych. Nie zmniejsza s się też znacząco ich biomasa. Dzięki takim zabiegom można więc uzyskać u roślin kluczowe cechy decydujące o sukcesie fitoremediacji. Przykłady modyfikacji niegenetycznych przedstawione w tym opracowaniu są przyjazne środowisku. Biorąc pod uwagę wyniki uzyskane poprzez modyfikacje niegenetyczne roślin obecny kierunek w fitoremediacji terenów skażonych metalami śladowymi wydaje się obiecujący.
EN
The environmental pollution caused by trace metals is still a widespread and serious problem. Numerous methods of metal clean-up strategies were developed. The phytoremediation, is considered as a very promising, environmentally friendly and relatively cheap technology. Three main groups of plants are used for this technology: hyperaccumulators, crop plants and tree species. However, no one group of plants is enough efficient for this technology what limits their commercial application. In order to increase plant phytoremediation potential, genetic and non-genetic modifications are carried out. In this review we focused on non-genetic ones. Plant non-genetic modifications include: inoculation (an artificial infection) by Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR)/Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB), for instance Siderophore Producing Bacteria (SPB) and by endophytes or micorrhizal fungi. In brief, all used modifications resulted in: (1) improvement of mineral nutrition of the plant, (2) better root's morphology and topography what increased the surface of mineral and trace metals absorption, (3) increase the plant resistance for pathogens and (4) increase its accumulation and tolerance of trace metals. It lets the modified plants, survive on high contaminated areas, do not markedly decrease the biomass together with relatively high accumulation of trace metals in their tissues. Consequently they obtained all key features for successful phytoremediation. It is worth noting moreover, that non-genetic plant modifications depicted in this review are environmentally friendly. Taking into account the facts this direction of plant modifications for phytoremediation of trace metals contaminated areas seems to be promising.
Keywords
Journal
Year
Volume
60
Issue
3-4
Pages
423-433
Physical description
Dates
published
2011
References
  • Bissonnette C., Arnaud M., 2010. Phytoextraction of heavy metals by two Salicaceae clones in symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi during the second year of a field trial. Plant Soil 332, 55-67.
  • Bojarczuk K., Kieliszewska-Rokicka B., 2010. Effect of ectomycorrhiza on Cu and Pb accumulation in leaves and roots of silver birch (Betula pendula Roth.). seedlings grown in metal-contaminated soil. Water Air Soil Pollut. 207, 227-240.
  • Brzostek K., 2004. Mechanizmy regulacji czynników wirulencji Yersinia enterocolitica. Post. Mikrobiol. 43,1, 7-38.
  • Budzikiewicz H., 2001. Siderophore-antibiotic conjugates used as Trojan Horses against Pseudomonas aeruginosa. Curr. Topics Med. Chemist. 1, 73-82.
  • Cao A., Carucci A., Lai T., La Colla P., Tamburini E., 2007. Effect of biodegradable chelating agents on heavy metals phytoextraction with Mirabilis jalapa and on its associated bacteria. Eur. J. Soil Biol. 43, 200-206.
  • Capuana M., 2011. Heavy metals and woody plants - biotechnologies for phytoremediation; SISEF (http://www.sisef.it/iforest/), dostęp z dnia 5.01.2001, iForest 4, 7-15.
  • Dickinson N. M., Baker A. J. M., Doronila A., Laidlaw S., Reeves R. D., 2009. Phytoremediation of inorganics: realism and synergies. Int. J. Phytoremediat. 11, 97-114.
  • EEA (European Environment Agency), 2007. Progress in management of contaminated sites (http://themes.eea.europa.eu/IMS/ISpecs/ISpecification20041007131746/IAssessment1152619898983/view_content) dostęp z dnia 07.02.08.
  • Fulekar M. H., Singh A., Bhaduri A. M., 2009. Genetic engineering strategies for enhancing phytoremediation of heavy metals. Afr. J. Biotechnol. 8, 529-535.
  • Gamalero E., Lingua G., Berta G., Glick B. R., 2009. Beneficial role of plant growth promoting bacteriaand arbuscular mycorrhizal fungi on plant responses to heavy metal stress. Can. J. Microbiol. 55, 501-514.
  • Gao Y., Li Q., Ling W., Zhu X., 2010. Arbuscular mycorrhizal phytoremediation of soils contaminated with phenanthrene and pyrene. J. Hazard. Mat. 185, 703-709.
  • Garbisu C., Alkorta I., 2001. Basic concepts on heavy metal soil bioremediation. Eur. J. Mineral Process. Environ. Protect. 3, 58-66.
  • Gerhardt K. E., Xiao-Dong Huang, Bernard R. Glick, Bruce M. GreenberG., 2009. Phytoremediation and rhizoremediation of organic soil contaminants: Potential and challenges. Plant Sci. 176, 20-30.
  • Ghosh M., Singh S. P., 2005. A rewiev on phytoremediation of heavy metals and utilization of its byproducts. Appl. Ecol. Environ. Res. 3, 1-18
  • Göhre V. Paszkowski U., 2006. Contribution of the arbuscular mycorrhizal symbiosis to heavy metal phytoremediation. Planta 223, 1115-1122.
  • Gonzalez-Chavez M. C., Carrillo-Gonzalez R., Wright S. F., Nichols K. A., 2004. The role of glomalin, a protein produced by arbuscular mycorrhizal fungi, in sequestering potentially toxic elements. Environ. Pollut. 130, 317-323.
  • Gwinner T., 2008. Das Siderophor-Antibiotikum Salmycin. Praca doktorska, Uniwersytet Karla Eberharda w Tübingen.
  • Kabata-Pendias A., Pendias H., 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wyd. Nauk PWN, Warszawa, 35-71.
  • Karczewska A., Gałka B., Szopka K., Kabała C., Lewińska K., 2009. Wpływ zróżnicowanego dawkowania biodegradowalnego EDDS na pobranie miedzi i innych pierwiastków metalicznych przez kukurydzę z gleb zanieczyszczonych. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 41, 555-562.
  • Kärenlampi S., 2000. Genetic engineering in the improvement of plants for phytoremediation of metal polluted soils. Environ. Pollut. 107, 107-132.
  • Khan A. G., 2006. Mycorrhizoremediation - an enhanced form of phytoremediation. J. Zhejiang Univ. Science B 7, 503-514.
  • Kidd P., Barcelo J., Bernal M. P., Navari-Izzo F., Poschenrieder C., Shilev S., Clementec R., Monterroso C., 2009. Trace element behaviour at the root-soil interface: Implications in phytoremediation. Environ. Exp. Botan. 67, 243-259.
  • Klama J., 2004. Współżycie endofitów bakteryjnych z roślinami. Acta Sci. Pol., Agricult. 3, 19-28.
  • Kocialkowski W.Z., Diatta J.B., Grzebisz W., 1999. Evaluation of Chelating Agents as Heavy Metals. Polish J. Environ. Stud. 8, 149-154.
  • Krzesłowska M., Lenartowska M., Samardakiewicz S., Bilski H., Woźny A., 2010. Lead deposited in the cell wall of Funaria hygrometrica protonemata is not stable - A remobilization can occur. Environ. Pollut. 158, 325-338.
  • Krzesłowska M., 2011. The cell wall in plant cell response to trace metals: polysaccharide remodeling and its role in defense strategy. Acta Physiol. Plant 33, 35-51.
  • Kuffner M., De Maria S., Puschenreiter M., Fallmann K., Wieshammer G., Gorfer M., 2010. Culturable bacteria from Zn- and Cd-accumulating Salix caprea with differential effects on plant growth and heavy metal availability. J. Appl. Microbiol. 108, 1471-1484.
  • Kuffner M., Puschenreiter M., Wieshammer G., Gorfer M., Sessitsch A., 2008. Rhizosphere bacteria affect growth and metal uptake of heavy metal accumulating willows. Plant Soil 304, 35-44.
  • Lai H.Y., Chen Z. S., 2009. In-situ selection of suitable plants for the phytoremediation of multi-metals-contaminated sites in central Taiwan. Int. J. Phytoremed. 11, 235-250.
  • Leung H. M., 2008. Interactions of arbuscular mycorrhizal fungi with an arsenic hyperaccumulator plant (Pteris vittata) on the uptake of arsenic. Praca doktorska, Universytet Baptisty w Hong Kongu.
  • Liang C. C., Li T., Xiao Y. P., Liu M. J., Zhang H. B., Zhao Z. W., 2009. Effects of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on maize grown in multi-metal contaminated soils. Int. J. Phytoremed. 11, 692-703.
  • Lone M. I., He Z. L, Stoffella P. J., Yang X. E., 2008. Phytoremediation of heavy metal polluted soils and water: Progresses and perspectives. University Science B 9, 210-20.
  • Ma Y.,. Prasad M. N., Rajkumar M., Freitas H., 2010. Plant growth promoting rhizobacteria and endophytes accelerate phytoremediation of metalliferous soils. Biotechnol. Adv. 29, 248-258.
  • Macek T., Francova K., Sura M., Mackova M., 2006. Genetically modified plants with improved properties for phytoremediation purposes. Phytoremed. Metal Contamin. Soils 68, 85-108.
  • Marecik R., Króliczak P., Cyplik P., 2006. Fitoremediacja - alternatywa dla tradycyjnych metod oczyszczania środowiska. Biotechnologia 3, 88-97.
  • Mastretta C., Taghavi S., Van Der Lelie D., Mengoni A., Galardi F., Gonnelli C., 2009. Endophytic bacteria from seeds of Nicotiana tabacum can reduce cadmium phytotoxicity. Internat. J. Phytoremed. 11, 251-267.
  • McGrath S. P., Shen Z. G. Zhao F. J., 2007. Heavy metal uptake and chemical changes in the rhizosphere of Thlaspi caerulescens and Thlaspi ochroleucum grown in contaminated soils. Plant Soil 197, 71-78.
  • Mudgal V., Madaan N., Mudgal A., 2010. Heavy metals in plants: phytoremediation: Plants used to remediate heavy metal pollution. Agricult. Biol. J. North Am. 1, 40-46.
  • Pagano M. C., Persiano A. I. C., Cabello M. N., Scotti M. R., 2010. Elements sequestered by arbuscular mycorrhizal spores in riverine soils: A preliminary assessment. J. Biophys. Struc. Biol. 2, 16-21.
  • Pulford I. D., Watson C., 2003. Phytoremediation of heavy metal-contaminated land by trees -a review. Environ. Internat. 29, 529-540.
  • Punamiya P., Dattab R., Sarkara D., Barberc S., Patelc M., Dasa P. 2010. Symbiotic role of Glomus mosseae in phytoextraction of lead in vetiver grass [Chrysopogon zizanioides (L.)]. J. Hazard. Mat. 177, 465-474.
  • Rajkumar M., Noriharu A., Freitas H., 2010. Endophytic bacteria and their potential to enhance heavy metal phytoextraction. Chemosphere 77, 153-160.
  • Rajkumar M., Ae N., Prasad M.N., Freitas H., 2009. Potential of siderophore-producing bacteria for improving heavy metal phytoextraction. Trends Biotechnol. 28, 142-149.
  • Saran O., 2001. Klonowanie i sekwencjonowanie genów odpowiedzialnych za syntezę niacyny z Pseudomonas fluorescens 267. Praca magisterska, Uniwersytet M. Curie-Skłodowskiej w Lublinie.
  • Schröeder G., Wyrwał J., 2004. Maszyny molekularne [W:] Chemia Supramolekularna. Betagraf P.U.H., Poznań.
  • Schützendübel A., Polle A., 2002. Plant responses to abiotic stresses: heavy metal-induced oxidative stress and protection by mycorrhization. J. Exp. Bot. 53, 1351-1365.
  • Tripathi M., Munot H. P., Shouche Y., Meyer J. M., Goel R., 2005. Isolation and functional characterization of siderophore-producing lead- and cadmium-resistant Pseudomonas putida KNP9. Curr. Microbiol. 50, 233- 237.
  • Turnau K., Jurkiewicz A., Grzybowska B., 2002. Rola mikoryzy w bioremediacji terenów zanieczyszczonych. Kosmos 51, 185-194.
  • Zemleduch A., Tomaszewska B., 2007a. Mechanizmy, procesy i oddziaływania w fitoremediacji. Biodostępność zanieczyszczeń organicznych w środowisku. Kosmos 56, 393-407.
  • Zemleduch A., Tomaszewska B., 2007b. Organizmy zmodyfikowane genetycznie w fitoremediacji związków organicznych. Biotechnologia 4, 66-81.
Document Type
Publication order reference
YADDA identifier
bwmeta1.element.bwnjournal-article-ksv60p423kz
Identifiers
JavaScript is turned off in your web browser. Turn it on to take full advantage of this site, then refresh the page.