آلودگی محیطی با زنوبیوتیک های آلی (آفت کش ها، مواد دارویی، ترکیبات سوختی،PAHs و PCBs و …) یک مسئله ی جهانی است و رشد فناوری های ترمیم ابداعی، برای آلودگی زدایی مکانهایی که دچار آلودگی شده اند ،از اینرو از اهمیت ویژه ای برخورد است.روشهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی، کلا میتوانند برای ترمیم مکانهای آلوده بکار روند،با این وجود، ترمیم گیاهی از دیر باز به صورت یک روش مقرون به صرفه برای رفع آلودگی از خاک و منابع آبی به رسمیت شناخته شده است.به علاوه، انواع مکانیسم های تضعیف آلاینده گیاهان، استفاده شان را در ترمیم زمین و آب آلوده ،نسبت به ترمیم فیزیکی و شیمیایی، راحت تر میسازد.درنتیجه ی ماهیت غیر متحرک (ناجنبا)، گیاهان ،توانایی های مختلفی را برای رسیدگی به ترکیبات سمی در محیط خود، تکامل بخشیده اند. گیاهان به صورت سیستم های فیلترکننده و پمپاژ کننده ی هدایت شده ی خورشیدی عمل میکنند زیرا آلاینده ها را (در اصل آب قابل حل) از طریق ریشه هایشان جذب میکنند و آنها را از طریق بافتهای گیاهی مختلف به جایی انتقال داده و جابجا میکنند که آنها میتوانند از طریق متابولیزم دگرگون شده، تفکیک شده یا تبخیر شوند.
زمانیکه میکروارگانیسمها برای ترمیم زنوبیوتیک ها بکار میروند، هم تلقیح میکرو ارگانیسم ها و هم کاربرد مواد غذایی، برای نگهداری آنها در سطوح کافی در طول دوره های طولانی، ضروری است.به علاوه، میکروب هایی که قابلیت های به شدت کارامد را تحت شرایط آزمایشگاهی نشان میدهند، ممکن نیست به طور برابر در مکانهای آلوده ی واقعی، عمل کنند.پتانسیل مهندسی ژنتیک برای تسریع ترمیم بیولوژیکی زنوبیوتیک ها، از دهه ی 1980،به رسمیت شناخته شده است،با تلاش های اولیه ای که بر روی میکروارگانیسم ها تاکید داشته اند.با این حال، دو مسئله ی اصلی برای معرفی میکروارگانیسم های ترانس ژنیک وجوددارد: موانع بروکراسی ممانعت کننده ی انتشار آنها در محیط و میزان بقای ضعیف این نژادهای برنامه ریزی شدهکه در خاک آلوده معرفی شده اند.ترمیم گیاهی برای از بین بردن زنوبیوتیک ها میتواند یک روش متناوب /مکمل باشد، زیرا گیاهانی که از نظر رشد قوی هستند، یک منبع تجدید شدنی می باشند و میتوانند برای ترمیم در محل، بکار روند.آن تقریبا دارای پذیرش عموم خاصی است.به علاوه، گیاهان ممکن است غلظت های بالاتری را برای ضایعات خطرناک حفظ نمایند.ترمیم گیاهی ،میزان کربن آلی را در خاک افزایش میدهد، که میتواند فعالیت میکروبی را تحریک نماید و تجزیه ی آلاینده ها در محیط ریشه را افزایش دهد.ترمیم گیاهی هم چنین مزایای دیگری را کسب مینماید من جمله تفکیک کربن، تثبیت خاک و امکان تولید سوخت زیستی یا فیبری.رشد فناوری های ترمیم گیاهی برای پاکسازی مبتنی بر گیاه خاکهای آلوده، بنابراین مورد توجه زیادی قرار دارد.
با توجه به نقش های مستقیم آنها در فرایند ترمیم، گیاهان از روش های متفاوتی برای رسیدگی به مواد شیمیایی محیطی، بهره میبرند: عصاره گیری گیاهی (phytoextraction)، تجزیه ی گیاهی، تبخیر گیاهی و تجزیه ریشه (شکل 1).عصاره گیری گیاهی ،شامل از بین بردن و ذخیره ی متعاقب آلاینده ها توسط گیاه میشود و اغلب برای دفع و ذخیره ی فلزاتی بکار میرود که ممکن است رشد تکاملی گونه های جدید از طریق یک گونه ی واحد را در گیاهان متحمل شود، اما نمیتواند از طریق متابولیزم، دگرگون شود.با این وجود، مواد شیمیایی آلی خاصی ممکن است هم چنین در این شیوه به خاطر مقاومت ذاتی در برابر تجزیه، مورد برخورد قرار گیرند.بر عکس، تجزیه ی گیاهی ،فرایندهایی را توصیف میکند که در آنها، گیاهان آلاینده هایی را که جذب میکنند، متابولیز مینمایند.اجزای این مکانیسم اغلب توسط گیاهانی استفاده میشوند که با آفت کش ها مواجه شده اند و بنابراین، به طور گسترده ای مورد تحقیق قرار گرفته اند.فرایندهای متابولیک مشمول در تجزیه ی گیاهی، دارای شباهت های قوی با آنهایی است که توسط گیاهان برای اصلاح و تجزیه ی داروها و سایر سموم، بکار رفته اند.این مسئله سبب ایجاد یک مدل مفهومی برای تجزیه ی گیاهی شده است که با عنوان مدل “زندگی کننده ی سبز” شناخته شده است.یک مکانیسم تضعیف دیگر، به صورت تبخیر گیاهی مورد ارجاع قرار میگیرد ،که شامل انتشار آلاینده ها در اتمسفر بعد از جذب شان از خاک یا آب میشود.این مکانیسم، برای هم آلاینده های فلزی آلی و هم سنگین مشاهده شده است، من جمله تری کلرو اتیلن (TCE)، که در گاز بی اثر (غیر فعال) از برگ های گیاهی در آزمایشگاه و میدان و در تولید جیوه عنصری فرار مشاهده شده است که این جیوه با برنامه ریزی شدهبه طور ژنتیکی در حضور جیوه ی یونی رشد یافته است.یک مکانیسم غیر مستقیم ،تجزیه ی ریشه به تبدیل آلاینده ها از طریق میکروب های مقیم در محیط ریشه ی گیاه (یعنی ناحیه ی غنی از میکروب در تماس نزدیک با سیستم آوندی ریشه) ، اشاره دارد.همانطور که در بالا ذکر شد، حضور گیاهان در مکانهای آلوده ممکن است به شدت بر روی شرایط اکسایش-کاهش خاک و محتویات آلی اش (اغلب از طریق تفکیک اسیدهای آلی از ریشه ها)، هم چنین رطوبت خاک اثر داشته باشد.تجزیه ی ریشه، مکانیسم اصلی در از بین بردن هیدروکربن های نفتی کلی از خاک از طریق درختان با ریشه ی عمیق ،هم چنین گونه های سالیانه است.
با وجود تحقیقات زیادی که برای نشان دادن موفقیت ترمیم گیاهی انجام شده است، که به استفاده ی آن در مکانهای آلوده ی زیادی منجر شده است، این روش هم چنان دچار کمبود کاربرد وسیع است.به علاوه، سم زدایی آلاینده های آلی توسط گیاهان، اغلب کند است و به انباشتگی ترکیبات سمی در گیاهان منتهی میشود که میتواند بعدا در محیط منتشر شود.هم چنین نگرانی هایی در مورد پتانسیل معرفی آلاینده ها در زنجیره ی غذایی وجود دارد. مسئله ی نحوه ی کنترل گیاهانی که آلاینده های آلی را انباشته میکنند هم یک نگرانی جدی محسوب میشود.یک روش مستقیم برای ارتقاء اثر بخشی ترمیم گیاهی، استخراج بیش از حد گیاهان ترانس ژنیکی است که ژنهایشان در متابولیسم ،جذب یا انتقال آلاینده های ویژه ی مشارکت دارند.اگر گیاهان بتوانند ،زنوبیوتیک ها را به متابولیت های غیر سمی تجزیه کنند یا کاملا آنها را به کربن دی اکسید، نیترات، کلرین و … معدنی نمایند، بیمی در مورد روش های مدیریت تلفات خطرناک برای کنترل گیاهان برداشت شده، وجود ندارد.
هدف این بررسی ،ارائه ی پیشرفتهای اخیر در زمینه ی توسعه ی گیاهان ترانس ژنیکی است که ژن های کاتابولیک را بیش از حد استخراج کرده اند من جمله سیتو کروم P450 برای تجزیه ی ارتقا یافته و معدنی کردن آلاینده های زنوبیوتیک.