利用植物和微生物创造可持续的生态系统

Dawn Reinhold是密歇根州立大学生物系统和农业工程系的副教授,他研究了接种了微生物的浮萍如何从生态系统中清除污染物。bob体育登录

道恩·莱因霍尔德的头像
黎明莱因霍尔德

平衡营养和尽量减少有机污染物,如酚和化学物质,是繁荣生态系统的关键。

黎明莱因霍尔德,密歇根州立大学副教授BOB体育生物系统与农业工程系他正在研究bob体育登录如何通过浮萍(一种小型、侵入性的开花水生植物)优化营养物质并去除污染物,从而自然地做到这一点。

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莱茵霍尔德说:“我们想要确定不同的浮萍菌株,它们具有超强的去除污染物的能力。”“首先,我们分别研究微生物群和浮萍,以确定那些具有我们想要的特征的微生物群。然后,我们将致力于创造微生物群-浮萍组合,优化污染物去除。”

莱茵霍尔德的研究是将转bob体育登录基因植物释放到环境中的另一种选择,美国和欧洲不允许这样做。

她说:“如果我们可以选择具有更好自然能力的菌株,然后用不同的微生物放大这种能力,让这些植物存活下来并茁壮成长,这将是一种更好的方法来设计具有更好清除能力的植物系统,而不需要进行基因工程。”

浮萍的快速生长能力是它被选为这个项目的原因之一,另外一个事实是,在实验室研究中,浮萍通常被用来代表水生植物。bob体育登录

莱茵霍尔德说:“如果你知道去哪里看,你会看到浮萍,两周内,它就会占据整个池塘。”“这将自然而然地发生。在这一点上,我们无法避免这种情况,那么我们如何最大限度地利用它来造福我们呢?”

她的工作将集中在植物代谢,包括研究氨和氮的营养吸收,以及抗生素。她还将描述浮萍释放的化学物质,这是植物和微生物之间的一种交流形式。

莱茵霍尔德说:“当人类服用抗生素时,我们的身体会对其进行代谢、分解,然后将其排出体外。”“植物通常不具备分解或排泄污染物的能力。”

相反,植物储存污染物是一种解毒的方式。

“植物将抗生素加入糖和氨基酸,然后将其放入液泡或细胞壁中。抗生素仍然以原始形式存在,只是和其他东西结合在一起了。”“当植物死亡时,它会在降解和分解的过程中重新释放这些抗生素。”

池塘里的绿色小植物
池塘中的浮萍

将更擅长降解抗生素的微生物群落与自然吸收抗生素的浮萍配对是有道理的。

莱茵霍尔德说:“如果我们能让植物迅速吸收污染物,就有两个选择:现在水是干净的,但我们知道污染物存在于植物组织中。”“所以,我们可以收集植物组织,这样就可以摆脱它。或者,我们可以看看植物组织分解时会发生什么。”

植物组织需要数周,有时甚至数月才能分解。

莱茵霍尔德说:“这给了生活在浮萍上的微生物时间来降解化合物,因为它是缓慢释放的,而与人类释放的污染物相比,一次释放的污染物很多。”“它基本上允许污染物储存,然后缓慢释放,微生物可以跟上。”

利用浮萍调节生态系统中的污染物,不仅对植物有益,对人类和野生动物也有益。

莱因霍尔德说:“从人类的角度来看,任何时候我们可以减少这些新出现的或微量有机污染物,我们都希望对健康有益,因为我们接触的污染物减少了。”“从动物的角度来看,浮萍实际上是许多野生动物的营养来源,所以我们在分析中必须考虑浮萍如何储存营养物质。”

她指出,浮萍通常被认为是一种讨厌的植物,所以保持营养平衡很重要。

她说:“如果我们能创造出这些去除营养物质的工程系统,这个系统的生物多样性就不会很好。”“浮萍将胜过其他植物。然而,这个小系统将保护周围的生态系统,使它们拥有更好的生物多样性。”

莱因霍尔德说,她喜欢利用现有的机制来实现生态系统的平衡,以帮助环境和社会。

“这就是生态工程的整个概念,你与自然合作,而不是对抗它,”她说。

本文发表在《未来》杂志上,该杂志由密歇根州立大学AgBioResearch每年出版两次。BOB体育bob体育登录欲查看过去的期货,请访问www.futuresmagazine.msu.edu.欲了解更多信息,请发邮件给编辑霍莉·惠茨斯通whetst11@msu.edu或打电话517-355-0123

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