植物生長激素應於植生復育法

在以往添加螯合劑的植生復育中，有文獻指出螯合劑 (如 EDTA、

EDDS 等) 可增加重金屬於土壤之生物有效性，然而其所促使之高土壤 重金屬移動性反而可能使植體之生長受到阻礙，進而可能導致植生復育 效益減低 (Bruno-Fernando et al., 2007)。因此，如何使植體能夠有效生 長，以達到長期植生復育之目的則為一重要議題。植物激素廣泛用於協 助植物生長並增進植物植體之生物質量 (Tassi et al., 2008)，因此若整合

生物激素與螯合劑應用於強化植生復育受重金屬污染土壤應具有良好 成效。一般而言植物生物激素可分為生長素 (例如 Indole-3-acetic acid, IAA、Indole-3-butyric acid,IBA 等)、吉貝素 (文獻指出約有 70 幾種，

其中最常見者為 Gibberellic acid,GA3)、細胞分裂素 (cytokinins, CK) 等。

Liphadzi et al. (2006) 將向日葵植栽受中度及高度重金屬污染之土壤，結 果顯示於中度污染之土壤加入 IAA 可以有效提高植體根部之生物質量，

但於高污染之土壤則無改變，其進一步指出 IAA 可減低重金屬對於植 體之危害。López et al. (2005) 以水耕實驗探討 IAA 與 EDTA 對

Medicago sativa 吸收重金屬 Pb 之影響，研究結果指出當結合 100 μM IAA/ 0.2 mM EDTA 可有效提升植體葉部重金屬 Pb 之累積量 (分別為 控制組以及僅添加 EDTA 者的 28 及 6 倍)。Israr et al. (2008) 亦指出 100 μM IAA 可提升 Sesbania drummondii 地上部位重金屬 Pb 之累積，

高於控制組之 6 倍，且結合 EDTA 可再進一步提高地上部位對 Pb 之 累積 (約 10 倍)。 Fässler et al. (2010) 結合 IAA 與 EDDS，探討其減 低重金屬 Pb 及 Zn 對向日葵毒性之研究，結果顯示 IAA 可有效減低 重金屬 Pb 及 Zn 對植體之毒害 (例如減低其幼芽及根部之乾重、根部 長度、根部體積及表面積等)，且 EDDS 可增進植體之萃取成效。Hadi et al. (2010) 研究指出藉由噴灑 GA3 與 IAA 於 Zea mays L. 葉部可有 效提升植體累積重金屬 Pb 之能力。此外，結合 GA3 或 IAA 與 EDTA 可以有效提升植體累積重金屬之能力。且 GA3 對於提升植體重金屬 Pb 之傳輸作用較 IAA 為佳。亦有學者利用整合 CK 與 EDTA 促進植 生復育法處理受重金屬 Pb 與 Zn 污染之廢棄場址，其使用之植物為向 日葵 (Helianthus annuus) 。於 He (2015)的研究中探討植物生理現象與

生長激素（GA3）關係，利用植物提取鉛，並探討過程中黑麥草對金屬 解毒機制的影響。結果表明，除 GA3 單獨在低劑量（1 或 10μM）促進 黑麥草(L. perenne)形成抗氧化機制以防止受到鉛的威脅，並起透過增加 鉛在細胞壁上的比例以減少鉛在植體的毒性，因此鉛的吸收和累積伴隨 著黑麥草光合作用和植物生長，有著顯著同步增加的趨勢，（P <0.05）。

然而，當 GA3 在較高劑量（100μM）處理時，這些指標顯示相反的變 化。總鉛在植物地上的部，有 36-51％與細胞壁結合，以及 31-40％形成 可溶性金屬的部分。這些結果表明，鉛會被固定在液泡以螯合鉛；有機 酸和蛋白質負責在植物解毒，在細胞壁作用，然後在 1 或 10μM 的 GA3 低劑量似乎是最適合於透過從鉛污染土壤以黑麥草(L. perenne)增強鉛 在植物的萃取。於 Guo et al(2015)研究中發現，（GA）本身能夠調節植 物發育的各個組成部分。外源性的噴灑 GA3 能使鐵氧化物減少，但增 加了錳氧化物。分別於水生植物物種的根如水稻（Oryza sativa L）。而 植物根表的鐵錳氧化物的形成與特征，對有害金屬和類金屬污染物、有 機污染物的吸附和富集作用，對富營養化水體的凈化作用，以及提高植 物的耐酸和耐貧瘠能力。整體來說強烈的協同作用，應用 GA3 經水稻 植株的攝取後和鐵或錳氧化物、斑塊的量增加。於 Ji et al(2015)探討藉 由龍葵(S. nigrum)添加三種濃度的 GA3 (10, 100, 1000 mg L^-1)，結果表明，

在添加 1000 mg L-1 時，龍葵的生質量顯著提高 56%，同時應用 GA3 增加了 16%鎘在龍葵地上部的含量，因此，可能使用 GA3 促進龍葵的 鎘植生復育效率。於 Suna et al(2013)探討利用孔雀草(T. patula)輔以 GA3 去除同時有多環芳香烃跟鎘得到最佳操作參數為 1mmol，結果表明，與 對照組比較之下，在加入 GA3 的情況下能增加 14%–32%的生長量；鎘

濃度累積量增加了 0.01%–0.46%。Hadia(2014)在文中指出藉由生長激素 GA3 和合成螯合劑(EDTA)強化銀膠菊，探討利用單獨和組合在鎘污染 土壤復育的影響。GA3（10^-9，10-⁷，和 10^-5M）施加作為噴霧均於噴灑 於葉面上。而銀菊的選擇是因為其快速的增長和不適口性質的植物，以 減少將來金屬進入動物食物鏈的風險。銀膠菊對鎘修復的潛力進行了第 一次的評估；發現鎘顯著減少植物的生長和生質量。最高顯著的生質量 在 GA3（10^-5M）。 而 GA3 或 EDTA 的增強植物鎘的吸收和積累，與對 照進行比較都有顯著效應。最高顯著根和莖鎘濃度在 GA3（10^-5M）+

EDTA（160 mg/kg）的組合被發現，而在 EDTA 的組合葉的累積濃度為 最高。在植物部分鎘累積濃度在莖<葉<根的趨勢。在 GA3（10^-7M）+

EDTA（160 mg/kg）組合中顯示顯著最高總鎘積累（即為對照的 8 倍）。 最後，利用生長激素 GA3 處理累積總鎘的 50％以上在根部，而利用 EDTA 處理在顯示有 50％以上總重金屬在葉子。 根的乾重表現出與鎘 積累積極顯著相關。與 EDTA 相比，GA3 是對環境友好的處理方法。因 此，建議對研究植物修復金屬污染土壤的修復 GA3 的進一步調查。重 金屬和植物生長激素（GA3）的交互影響，在有絲分裂活性和蠶豆的一 些代謝變化在蠶豆屬的植物。欲針對生長激素（GA3）的影響，探討兩 重金屬（鎘和鉛）以及它們對有絲分裂活動的互動和蠶豆的生化成分產 生的種子進行了研究。結果表明在一般的情況下，不同濃度的鎘（Cd）

和鉛（Pb）誘導標記抑制可溶性碳水化合物，蛋白質和核糖核酸的成份；

於重金屬觀察，會被誘發標記的基質異常的總百分比增加，不同類型的 染色體也相應跟著異常。

與此相反的是，利用植物生長激素（GA3）刺激有絲分裂的活性

和蠶豆的產生種子的生化成分的觀察；GA3 可也修復因重金屬的有絲分 裂的和蠶豆植物一些代謝機制的不利影響。因為，蠶豆種子的蛋白質電 泳顯示，控制組和實驗組的植物中對照可得重大的差異在主要的分子鍵 結之間。總之，植物生長激素的應用可以在抑制造成有利重金屬的還原。

在重金屬的的壓力下的植物可以與生長激素被視為改善生長指標，以避 免在開花延遲，並且同樣果實質量得以提高。