菌根真菌重金属耐性机制研究进展

菌根真菌在自然界中广泛存在,能与大多数陆地植物形成共生体,菌根共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要意义.在重金属污染土壤中通常也能发现菌根真菌,某些菌根真菌对重金属表现出较强的耐受性,在污染土壤修复方面显示出应用潜力.本文从生境选择、生理适应、功能基因表达调控等层面综述了菌根真菌重金属耐性机制方面的最新研究进展,并对今后的研究方向进行了展望,旨在推进相关机制研究及菌根技术在重金属污染土壤修复中的应用.     

丛枝菌根在治理铀污染环境中的潜在作用

随着人们对新能源需求的增加及核能的不断开发利用,放射性核素污染问题日趋严重.由于各种原因导致的放射性核素铀(U)制品及相关废弃物的排放,对土壤和水体造成严重污染,并最终威胁到环境安全和人类健康.另一方面,作为一种环境友好的生物技术,近年来菌根修复技术在污染环境治理方面的可能应用得到越来越多的关注.本文在概述放射性核素U...     

丛枝菌根真菌对百菌清引起的旱稻(Oryza sativa L.)毒性的影响

采用盆栽实验的方法,研究了百菌清对旱稻 (Oryza sativa L.)生长和氧化胁迫的影响,以及接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)对百菌清污染下旱稻生长的影响和对旱稻氧化胁迫的影响.结果表明,百菌清处理对旱稻的生长有明显的抑制作用,施加百菌清后可以使旱稻地上部的生物量由2.5 g·pot^-1下降到1.0 g·pot^-1以下;地下部分的生物量在施加百菌清处理后由0.9 g·pot^-1下降到0.3 g·pot^-1以下.百菌清处理下接种AMF能显著提高旱稻生物量,接种菌根真菌能使50 mg·kg^-1百菌清处理下旱稻的生物量增加1倍以上.百菌清处理能显著降低旱稻对磷(P)营养元素的吸收,在50 mg·kg^-1百菌清处理下旱稻地上部分P的吸收量由3 200 μg·pot^-1下降到860 μg·pot^-1,接种AMF能使旱稻地上部P的吸收量增加到1 900 μg·pot^-1.百菌清处理还可以引起旱稻体内的氧化胁迫,改变旱稻体内抗氧化酶系统的活性,而接种菌根真菌能降低百菌清对旱稻产生的氧化胁迫,从而减轻百菌清污染对旱稻的毒性作用.总之,百菌清土壤污染能够引起旱稻体内的氧化胁迫、降低旱稻P的吸收量而影响植物生长,接种菌根真菌能显著改善旱稻的生长和降低百菌清对旱稻的影响.     

丛枝菌根对翅荚木生长及吸收累积重金属的影响

针对湖南某铅锌矿区土壤重金属污染严重问题,采用温室盆栽的方法,以该矿区污染土壤为基质,先锋植物翅荚木(Zenia insignis Chun)为宿主植物,研究摩西球囊霉(Glomus mosseae,Gm)和根内球囊霉(G.intraradices,Gi)两种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌对翅荚木生长和吸收累积重金属的影响.结果表明,重金属污染条件下,两种AM真菌均能与翅荚木形成良好的共生关系,且AM真菌能够显著促进植物吸收磷,增加植物生物量,同时改变植物重金属吸收及分配.总体来说,AM降低了翅荚木体内Fe、Cu、Zn和Pd浓度,同时增加了Fe、Cu、Zn和Pd累积量.而两种AM真菌对植物体内重金属分配影响并不相同,而且受重金属种类影响,接种Gi降低了植物Fe、Zn和Pb的TF值,而接种Gm对植物Zn和Pb的TF值无影响,两种AM真菌对植物Cu的TF值均无影响,表明Gi具有能够强化翅荚木根系固持Fe、Zn和Pb的能力.本研究表明,AM真菌在翅荚木适应重金属污染中起着重要的积极作用,因而在重金属污染土壤的植物修复中具有极高的潜在应用价值,但在具体应用中需考虑菌种和植物组合及重金属类型等因素.     

丛枝菌根修复茶园土壤重金属污染动力学研究

丛枝菌根在土壤重金属污染修复方面往往体现出比单纯的植物修复具有更强的土壤修复能力。论文以丛枝菌根真菌孢子对茶园土壤重金属的吸收动力学作用为研究对象,在诺德理论的基础上,通过理论建模与参数优化得到针对Zn2+和Hg2+在不同浓度条件下的吸收动力学模型。通过实验对比分析,发现茶园丛枝菌根的真菌孢子在适中浓度下对重金属的吸收作用最强,并且此时的动力学模型预测误差也最小,最小误差可达2.4%。表明该模型能够有效地用于丛枝菌根土壤修复作用动力学研究。     

淹水时长对3种丛枝菌根(AM)真菌侵染2种湿地植物的影响

以不同淹水时长为唯一影响因子,以香蒲(Typha orientalis)和水稻(Oryza sativa L.)为宿主植物,选用Glomus属的3种AM真菌(F1菌:Glomus intraradices;F2菌:Glomus versiforme;F3菌:Glomus etunicatum),研究淹水时长对3种AM真菌侵染2种湿地植物的影响,以期为阐明淹水对湿地植物AM结构与功能的影响提供参考.结果表明,淹水时间越长,3种AM真菌对2种植物的侵染率越低;相同淹水时间下,F3菌对香蒲、F1菌和F2菌对水稻的侵染率高于其他菌.3种AM真菌的侵染结构分析表明,菌丝侵染是2种湿地植物形成AM的主要途径,而丛枝和泡囊贡献较小;淹水时间越长,香蒲的菌丝侵染比例越高,但水稻的菌丝侵染比例没明显变化规律;淹水时间越长,2种植物的丛枝侵染比例越低,不淹水时最高.AM真菌产孢数分析表明,淹水时间越长,AM真菌的产孢数越多;相同淹水时长下,F3菌产孢数最多.2种植物的湿重变化表明,3种AM真菌在长时间淹水条件下仍能明显促进香蒲地上和地下部分的生长,但对水稻的生长影响不明显.本研究表明,淹水时长影响AM真菌对湿地植物的侵染水平和侵染结构,淹水条件下AM真菌对湿地植物生长仍有促进作用,但这受宿主植物对AM真菌的菌根依赖性影响.所以,在湿地植物上应用AM真菌时,应考虑植物的菌根依赖性和淹水时长对接种效果的影响.     

土壤重金属污染对丛枝菌根真菌产孢量的影响

以沈阳附近重金属矿区自然和农田土壤为研究对象，对土壤重金属含量、植物类型、AMF种群及孢子密度进行了调查，并对污染的农田、荒地土壤进行了比较．结果表明：调查污染区土壤中球囊霉属为优势类群，无梗囊霉属为少见类群，盾巨孢囊霉属为偶见类群，无梗囊霉属和盾巨孢囊霉属对重金属污染特别是铜污染较为敏感；丛枝菌根真菌重金属污染土壤中分布广泛．在综合污染指数达到28．03的严重污染土壤中仍能生存，其孢子密度在不同污染程度的土壤中变异很大，轻、中度污染土壤中较高，随重金属污染程度的增加而锐减；矿区重金属污染土壤中土壤污染程度、土壤pH值、土壤利用情况及宿主植物都影响AMF产孢．图4表4参32     

锌污染条件下VA菌根对三叶草生长和元素吸收的影响

采用三室隔网盆栽方法研究了3种不同施锌水平下，接种VA菌根菌（G.mosseae）对红三叶草植株生长和养分吸收的影响．结果表明，施锌水平对菌根侵染率无显著影响，说明供试菌种对锌的污染有较强的适应能力．菌根的浸染显著改善了植物的磷营养状况，使植株含磷量增加了1倍多，因此大大促进了植株的生长．菌根侵染对微量元素表现出不同的作用，与不接种的对照相比，菌根侵染植株体内Cu的含量增加，Fe的含量降低，而对Zn、Mn的影响不大．     

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。     

从枝菌根真菌与重金属的相互作用对玉米根际微生物数量和磷酸酶活性的影响

以玉米为供试植物，研究了砂培条件下不同丛枝菌根真菌（Acaulospora laevis,Glomus caledonium,Glomus manihotis)与不同浓度重金属（铜和镉）的相互作用对菌根侵染率，孢子数，根际微生物数量和磷酸酶活性的影响。在不同浓度的铜和镉中，G.caledonium的侵染率均最高，且随重金属浓度的增加而变化较小，而它的孢子数在这3种接种处理中最低，低量的铜（0.05mg/kg)可显著地减少不接种，接种A.laevis和G.manihotis的细菌数量，却能显著地增加接种处理的真菌数量，当溶液中铜的浓度大于0.2mg/kg时，接种处理的真菌数量小于不接种处理的真菌数量，铜或镉的浓度不同时放线菌数量均有接种远大于不接种，其中接种之间放线菌数量相差不大，且随重金属浓度增大而变化较小，无论是不同浓度的铜还是不同浓度的镉的接种处理常有利于增加磷酸酶活性，重金属浓度低时，细菌和真菌数量，磷酸酶活性变化较大，高浓度时变化较小。