여러 환경에 노출된 Cucurbita pepo, Lagenaria siceraria 및 Raphanus sativus 식물의 식물 추출 잠재력에 대한 구연산의 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13070(2023) 이 기사 인용

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식물 추출은 오염된 토양에서 중금속을 제거하기 위해 식물을 사용하는 새로운 기술입니다. 야외 화분 실험은 다양한 금속(Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb 및 Zn)으로 오염된 토양에서 Cucurbita pepo, Lagenaria siceraria 및 Raphanus sativus 세 가지 식물 종의 식물 추출 가능성을 평가하기 위해 설계되었습니다. 구연산. 결과는 연구된 모든 식물 중에서 Raphanus sativus가 뿌리와 줄기의 건조 중량이 가장 높고 Cu를 제외한 모든 중금속을 더 높은 농도로 축적하는 능력을 가지고 있음을 보여주었습니다. 오염된 토양에 구연산을 적용하면 식물 성장, 바이오매스 및 중금속 흡수가 크게 증가했습니다. 높은 생물농도 값은 Raphanus sativus가 토양에서 Cd와 Ni를 흡수하고 축적하는 데 유망한 식물임을 나타냅니다. 또한 구연산을 적용한 경우에도 생물농축의 최대값이 관찰되었습니다. 뿌리에서 새싹까지의 금속 전위 값은 식물 종과 구연산 적용에 따라 다양했습니다. 바이오매스, 금속 함량 및 제거 금속 백분율 값과 관련하여 Raphanus sativus 식물이 다중 금속으로 오염된 토양에서 중금속을 제거하는 데 가장 효과적인 작물이라는 것이 분명해졌습니다. 일반적으로 이러한 발견은 구연산의 적용이 Raphanus sativus 식물에 의한 Cd 및 Ni 식물 추출을 돕는 유용한 접근법이 될 수 있음을 강조합니다. 이러한 식물이 채소 작물로 자랄 때, 특히 먹이 사슬 오염을 방지하기 위해 관개 시스템을 통해 토양에 구연산을 첨가할 때 중금속 함량을 평가하는 데 더 많은 주의를 기울여야 합니다.

중금속은 세계 여러 지역의 농업 토양을 오염시켰습니다. 이는 현대 농업 관행 때문입니다. 유기비료와 무기비료의 사용, 과도한 농약의 사용, 저질의 물을 이용한 관개 등 다양한 농업 활동은 농업 토양의 중금속 오염의 주요 원인으로 간주되어 왔습니다1,2. 농경지 토양에 중금속이 축적되면 토양의 질과 지하수의 질이 저하될 수 있습니다3. 이는 식품 사슬 전반에 걸쳐 작물 생산성과 인간 건강을 위협할 수 있습니다4,5. 따라서 농경지 토양의 중금속을 정화하는 것이 중요합니다. 이러한 환경 문제를 해결하기 위해 다양한 접근 방식이 개발되었습니다6.

오염된 토양에서 수확 가능한 기관의 바이오매스에 중금속을 흡수, 운반 및 축적하기 위해 전문화되고 고도로 적응된 식물을 사용하는 것을 식물 추출이라고 합니다7,8. 식물 추출은 최근 비용 효율성과 환경적으로 유익한 특성으로 인해 인기를 얻고 있습니다6. 그러나 중금속을 수확 가능한 부분으로 흡수하고 이동하는 효율은 식물 종, 토양 유형 및 환경 조건에 따라 다를 수 있습니다9,10,11.

400종의 금속 과다축적자(주변 토양의 대기 조직에서 상당한 양의 금속을 축적할 수 있는 종)가 있고 금속 식물 추출에 대해 널리 연구되었지만 금속으로 오염된 토양의 식물 추출에 대한 사용은 다음과 같은 어려움을 안겨줍니다. 작은 크기, 낮은 바이오매스 생산량, 확립된 재배, 해충 관리 또는 기타 관리 관행이 부족합니다12,13. 이러한 제한을 극복하기 위해 빠르게 성장하는 높은 바이오매스 과다 축적 물질, 높은 pH 및 염분에 대한 내성, 질병 및 해충에 대한 저항성을 찾고 개발하는 것뿐만 아니라 식물 복원 효능을 개선하기 위한 더 나은 농경법을 조사하고 구현하는 데 많은 관심이 있습니다12, 14.

식물은 중금속을 얼마나 잘 흡수할 수 있는지에 따라 낮은 축적량(예: Leguminosae), 중간 축적량(예: Cucurbitaceae) 및 높은 축적량(예: Brassicaceae)의 세 가지 범주로 분류되었습니다. Brassicaceae 계통은 가장 많은 과축적 종을 보유하고 있으며, 이는 알려진 모든 과축적 종의 약 4분의 1을 차지합니다16,17. 무(Raphanus sativus L.)와 같은 다양한 유채과 식물의 식물 복원 능력이 광범위하게 조사되었습니다. 무는 여러 부위에 중금속을 농축할 수 있는 과다축적 식물이기 때문에 오염된 지역의 정화에 유용하다18,19,20. 무에 의한 토양으로부터의 금속 추출은 특정 농도까지 발생하며, 그 이후에는 금속의 농도가 증가함에 따라 금속의 식물 추출률이나 생물 축적 계수가 감소합니다19. 무는 연간 최대 5회 파종하여 최대 20t ha−1를 생산할 수 있기 때문에 납으로 오염된 표토(0~10cm)를 복원하는 데 사용할 수 있습니다18. 무를 이용한 식물 추출 연구는 단일 금속 토양에서 유망한 결과를 얻었지만, 다중 금속 환경에서 킬레이트 리간드와 이 식물의 시너지 효과에 대한 연구는 훨씬 적습니다.