丛枝菌根-植物修复重金属污染土壤研究中的热点

随着菌根研究和植物修复技术的发展,利用丛枝菌根强化重金属污染土壤的植物修复逐渐受到人们的重视。本文系统综述了当前的几个研究热点:(1)菌根植物吸收和转运重金属的分子机制;(2)AM真菌对超富集植物重金属吸收的影响及其机制;(3)AM真菌对转基因植物重金属吸收的影响及其机制;(4)AM真菌与其他土壤生物在植物修复中的复合作用;(5)丛枝菌根与化学螯合剂在植物修复中的复合作用;(6)重金属复合污染土壤的丛枝菌根-植物修复;(7)放射性污染土壤的枝菌根-植物修复;(8)丛枝菌根-植物修复的田间试验研究。在未来的丛枝菌根-植物修复研究中,要筛选优良的宿主植物和与之高效共生的AM真菌,加强相关理论和应用基础研究,并构建高效基因工程菌。     

菌根在污染土壤生物修复中的作用

菌根是土壤真菌－植物根系形成的共生体，广泛存在于自然界中，它能增强植物的吸收能力，改善植物的生长，提高植株的抗逆能力和耐受能力等。所以，菌根化植物可作为很好的生物修复载体。本文主要从无机、有机以及放射性污染3方面对国内外善于菌极在污染土壤生物修复中的作用进行了综述。     

菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望

菌根技术作为一种生物新技术对于重金属污染土壤的生物修复正在为全球环境工作者所关注。在土壤中菌根及其庞大的菌丝体网可以分泌大量的生物化学物质，改变植物根际环境及重金属的存在状态或降低重金属的毒性；还可以通过在植物体内的累积以及菌根真菌菌丝体的螯合等各种机制，实现对重金属的提取和固定，达到菌根重金属修复的目的。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制，提出今后菌根技术在重金属植物修复中的新思路；认为应在通过广泛调查、筛选超积累菌根植物的基础上，不断探索植物一微生物一菌根体系修复问题，同时认为应将基因工程引入菌根植物的重金属修复研究中，以促进土壤重金属污染的生物修复。     

菌根真菌对土壤有机污染物的生物降解

利用土壤真菌和植物的结合体菌根真菌修复土壤,尤其是修复有机污染的根际土壤.正作为一个新的研究方向开始受到广泛关注。菌根真菌作为土壤真菌的一种,与放线菌和细菌等微生物相比,对土壤中有机污染具有更大的忍耐能力.并且能将许多持久性有机污染物(POPs)做为碳源来获取能量。文章通过总结近20年菌根真菌与土壤有机污染物关系的研究,列出了43种能分解POPs的菌根真菌,并探讨了菌根真菌通过直接分解和共代谢的方式降解土壤有机污染物的可能性,为进一步研究菌根真菌生物降解土壤中持久性有机污染物,利用菌根植物生物修复有机污染土壤提供信息。     

菌根技术在环境修复领域中的应用及展望

菌根作为植物根系和真菌所建立的共生体,是生物界最为广泛的一种互惠共生现象。这一系统的形成能够有效增强植物的物质生产和抗病能力,全面改善宿主植物的生长状况,因此在新兴生态农业生产领域受到广泛重视。与此同时,菌根系统的形成可有效促进植物对污染或胁迫环境的适应能力,以及对环境污染物的去除能力,并能联合其它根际微生物共同发挥效能,在受损和污染环境生态修复领域具有巨大的潜力。近年来,菌根技术在环境修复领域中的应用正成为环境工作者关注的新兴方向,但目前仍处于起步阶段。文章在前人研究结果的基础上,对菌根技术在重要的环境修复领域,如面源污染综合防治领域、污染场地生物修复领域、受损和胁迫环境恢复重建中的试验研究和应用进展进行了综述,并结合其发展现状探讨了当前菌根技术在环境修复治理工程应用以及大规模工业化生产中的瓶颈问题,提出应在菌根真菌对异质环境的适应性、菌根系统的复杂性解析、以及内生菌根真菌分离纯化等关键理论与技术方面加大力度,尽早实现广适性功能菌种的工业化生产和多元＂生物制剂＂的开发,从而在环境修复领域发挥更大的作用。     

丛枝菌根对土壤-植物系统中重金属迁移转化的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是一类在自然和农业生态系统中广泛存在并能与多数陆生植物形成共生关系的土壤真菌,在重金属污染土壤中对宿主植物的生长及吸收累积重金属具有重要影响,因而对污染土壤的生物修复具有潜在应用价值。以重金属从根际土壤进入植物并在植物体内再分配过程为主线,介绍丛枝菌根在这一过程中对重金属环境行为,特别是根际土壤中重金属赋存形态及植物吸收重金属的影响。最后,对丛枝菌根影响植物重金属耐性机制研究前沿和菌根修复技术的应用前景进行展望。     

菌根真菌增加植物抗盐碱胁迫的机理

菌根是菌根真菌与高等植物根系形成的一种共生体，能够促进植物在瘠薄土壤中的生长。文章通过综合近20年来国内外在菌根植物抗盐碱研究方面的成就，论述了在高盐胁迫下，菌根对其寄主植物耐盐碱能力的影响；指出菌根植物可能主要通过以下4个方面增加对高浓度盐碱环境的抗性：增加植株对P等矿质营养元素的吸收，改善了盐胁迫引起的营养亏缺；改变植物体内离子平衡，降低其生理毒害；增加植株对水分的吸收和利用能力，缓解了生理性干旱；改变了植物根系形态，促进根系水分吸收能力。在分析菌根真菌增加植物抗盐碱胁迫机理的基础上，还对该问题的研究前景提出了设想，为盐碱地改良提供参考依据。     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

不同菌根类型植物叶片灰分含量及其对气候变化响应的差异

丛枝菌根和外生菌根是菌根的2个主要类型,在生态系统中,两种类型的菌根都扮演着重要的角色,但众多研究表明,这两种类型菌根的生态功能有所差异。文章针对中国陆地植物叶片灰分含量,探究了丛枝菌根和外生菌根植物叶片灰分含量的差异,并研究了植物叶片灰分含量对气候变化响应随两种菌根类型不同而变化的情况。结果表明,中国陆地植物叶片灰分含量因丛枝菌根和外生菌根的不同而存在明显的差异,丛枝菌根植物叶片灰分含量为127.9 mg·g~(-1),显著高于外生菌根植物叶片(55.2 mg·g~(-1))。随着两种菌根类型的不同,植物叶片灰分含量对气候变化的响应也存在显著的不同,丛枝菌根植物叶片灰分含量受到纬度和温度变化的显著影响,而外生菌根植物则未受到二者的影响。丛枝菌根植物叶片灰分含量随气温的变化,呈现出明显的二次函数的变化规律(P0.01);丛枝菌根类型叶片灰分含量随纬度的增加,也呈现显著增加的趋势。两种菌根类型植物叶片灰分含量随降水量和土壤p H的变化而变化,虽然呈现出相同的变化趋势,但其变化速率却不同;丛枝菌根植物叶片灰分含量更易受到降水的影响,其敏感程度是外生菌根的1.61倍;对于土壤p H变化的影响,外生菌根植物的反应则更为敏感。可见,丛枝菌根和外生菌根植物叶片灰分含量存在着显著的差异,二者对气候变化的响应也存在明显的不同。     

丛枝菌根对盐胁迫的响应及其与宿主植物的互作

丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizae Fungi,AMF)作为陆地生态系统的组成部分之一,在促进宿主植物对土壤养分和水分的吸收、提高植物生物量生产、调节种群和群落的结构、维持生态系统的稳定性等方面发挥了重要作用。其中,盐渍化是自然生态系统中广泛存在的一种胁迫生境条件,全球盐渍化土地约占耕地总面积的10%,因而探讨AM菌根在此胁迫生境下对宿主植物生长的影响具有重要意义。从以下几个方面,围绕盐胁迫条件、AM菌根和宿主植物三者之间的关系对当前国际上相关领域的研究进展进行了综述:1)AM真菌对盐胁迫的响应,包括菌根共生体形成、菌根侵染率、AM真菌的分布、菌丝体生长发育、孢子的形成和分布等;2)盐胁迫条件下AM菌根对宿主植物的效应,包括AM菌根促进宿主植物对P、N等元素的吸收、降低植物体内Na 的含量、提高光合作用能力,进而提高植物的生物量和对植物的群落结构产生影响等;3)AM菌根提高宿主植物耐盐性的机理,分别从植物根系形态的改变、水分吸收能力的加强、细胞内营养物质的平衡,以及细胞生理代谢的调节等方面对AM菌根促进植物抗盐性的机理进行了剖析。     

Erprobung und Erfolgskontrolle eines Phytoremediationsverfahrens zur Sanierung Sprengstoff-kontaminierter Böden

On the area of a former ordnance plant (‘Werk Tanne’, Clausthal-Zellerfeld, Germany), a field experiment for phytoremediation of TNT-contaminated soils has been carried out since May 1999. The concept is based on a stepwise degradation of TNT by white-rot fungi and mycorrhiza within the rhizosphere of site-specific seedlings. An appropiate site with contaminants in the surface-soil was prepared with a large-scale soil grader and subsequently divided into different experimental plots, including an uncontaminated control as well as a contaminated plot without treatment. Planting of the selected trees and shrubs (infected with mycorrhiza during nursery) and inoculation with wood chips (inoculated with white-rot fungi) is followed by a detailed monitoring of the experimental plots (chemical analyses, biotest-battery, ecological field indicators). For the evaluation of the results, multivariate methods are applied.     

菌根真菌对大气CO2浓度升高的响应研究进展

大气CO2浓度升高对植物的光合作用、呼吸作用等产生直接影响，进而影响到运送到根系中碳的量，菌根真菌也随之受到影响．本文对全球CO2浓度升高对菌根真菌的影响、菌根真菌在植物对大气CO2增加响应中的作用、菌根真菌在大气CO2浓度增加条件下对整个生态系统的作用等进行了综述，同时对当前存在的问题和未来的发展做了探讨．图1参37     

菌根真菌对大气CO_2浓度升高的响应研究进展

大气CO2浓度升高对植物的光合作用、呼吸作用等产生直接影响,进而影响到运送到根系中碳的量,菌根真菌也随之受到影响.本文对全球CO2浓度升高对菌根真菌的影响、菌根真菌在植物对大气CO2增加响应中的作用、菌根真菌在大气CO2浓度增加条件下对整个生态系统的作用等进行了综述,同时对当前存在的问题和未来的发展做了探讨.图1参37     

空气CO2体积分数升高对稻麦根系活力及其VA菌根侵染率的影响

利用无锡市安镇的FACE研究平台，在施常规氮量和低氮量的条件下，研究CO2体积分数升高对稻麦轮作系统水稻和小麦根系活力及其VA菌根侵染率的影响。结果表明，在常氮和低氮条件下，FACE处理对小麦和水稻根系活力都有促进作用，并使小麦VA菌根侵染率在拔节期和孕穗期有增加趋势，小麦根系活力和VA菌根侵染率有正相关关系。施N量不足对作物根系生长和活力有一定影响，可以被CO2体积分数升高的影响所补偿。     

石斛气生的兰科菌根组织结构及其对御旱研究

基于过去对铁皮石斛(Dendrobium candidum Wall.Ex Lindl.)气生的兰科菌根适应干旱环境胁迫机理的研究鲜为涉及,现开展了培养基质的不同水分质量分数(w(水分)=43.6%、16.8%、5.5%)对兰科菌根的外部形态以及内部组织结构影响的研究。研究结果表明:基质水分质量分数降低使石斛菌根外部形态发生多样变化;随着基质水分质量分数的不断降低,石斛的生长受到显著的抑制。当基质水分质量分数为5.5%时,石斛的多数生长指标均小于其它处理,但是根冠比(R/S)增加显著,高达2.22;通过不同切片多重镜检测定和图像分析,发现菌根的形态结构产生了天然的适应突变,独特的根被组织细胞层数多达5层以上,细胞壁相对加厚,细胞腔内网、羽状结构比其它两处理明显增多,石斛菌根通过形态结构的改变来适应水分胁迫并维持其生长发育,石斛菌根组织结构的这些改变大大提高了石斛御旱的能力;水分质量分数高低与菌根感染率呈负相关,越是干旱条件菌根真菌繁衍越活跃,菌丝团结构相持时间越长,菌根的这些适应性响应都提高了石斛的抗旱能力。     

VA菌根对喀斯特草本群落植物根际养分影响研究

以贵州花江喀斯特高原生态综合治理试验示范区内草本群落阶段的几种主要植物为材料,对其根际微生态环境进行了研究,包括根际土壤化学性质、土壤酶活性和VA菌根侵染率及AMF孢子密度。结果表明：VA菌根侵染率和根际土壤中AMF孢子密度存在极显著正相关,相关系数达到0.97;不同植物根际土壤的化学指标和土壤酶活性均表现出较强的根际效应,即R/S〉1;VA菌根侵染率与pH值存在显著负相关,与有效磷质量分数存在极显著正相关,与碱性磷酸酶存在显著正相关,说明VA菌根能够促进土壤中难溶态磷往有效磷方向转化;AMF对宿主植物的侵染能够在一定程度上改善根际微生态环境的营养状况。     

剩余污泥好氧堆肥生产有机复混肥的肥分及效益分析

城市污水处理厂剩余污泥含有大量有机质和氮、磷等营养元素，是农业生产宝贵的肥源。将污泥制成有机复混肥可以使作物增产，并改善土壤结构、提高土壤肥力。     

棉花VA菌根的形成与土壤几丁质酶活相关性的研究

盆栽条件下，对棉花ＶＡ菌根的形成与根区土壤中几丁质酶活的相关性及其动态变化的研究结果表明．接种ＶＡ菌根真菌Ｇｌｏｍｕｓｍｏｓｓｅａｅ形成的菌根可促进解几丁质微生物的增殖，并能诱导出较高的土壤几丁质酶活性．酶活增长与菌很感染率成正相关；接种ＶＡ菌根真菌的处理与未接种对照比较，差异显著或极显著．     

Studies on mycorrhizal inoculation on dry matter yield and root colonization of some medicinal plants grown in stress and forest soils

Five medicinal plants viz. Abelmoschatus moschatus Linn., Clitoria tematea L., Plumbagozeylanica L., Psorolea corylifolia L. and Withania sominifera L. were grown in a polypot experiment in five soils representing coal mine soil, coppermine soil, fly ash, skeletal soil and forest soil with and without mycorrhizal inoculations in a completely randomized block design. Dry matter yield and mycorrhizal root colonization of plants varied both in uninoculated and inoculated conditions. The forest soil rendered highest dry matter due to higher yield of A. moschatus, P. zeylanica and P corylifolia while fly ash showed lowest dry matter without any inoculants. P. cematea were best in coalmine soil and W. sominifera in copper mine soil without mycorrhizal inoculation. The mycorrhiza was found to enhance the dry matter yield. This contributed minimum 0.19% to maximum up to 422.0% in different soils as compared to uninoculated plants. The mycorrhizal dependency was noticed maximum in plants grown in fly ash followed by coal mine soil, copper mine soil, skeletal soil and forest soil. The mycorrhizal response was increased maximum in W. sominifera due to survival in fly ash after inoculation followed by P corylifolia and P cematea. Percent root colonization in inoculated plant was increased minimum of 1.10 fold to maximum of 12.0 folds in comparison to un-inoculated plants . The native mycorrhiza fungi were also observed to colonize 4.0 to 32.0% roots in plants understudy. This study suggests that mycorrhizal inoculation increased the dry matter yield of medicinal plants in all soils under study. It also helps in survival of W. sominifera in fly ash.     

促进植物生长根圈细菌(PGPR)的研究现状

有机农业提倡与自然共存不破坏平衡,而自然界的土壤中存在许多可促进植物生长的植物根圈微生物(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR),此类微生物可分泌促进植物生长的物质,并可诱导植物产生抗性基因,增强植物抗病.PGPR可产生有机物质促进植物生长,改善土壤肥力,增加可溶性磷及铁,诱发植物抗病、克服逆境、增强营养吸收,固氮或防治病害等,在有机农业上有助于植物增产,改善农业对化学肥料的依赖,生产出健康的作物.参25.