The role of arbuscular mycorrhiza on change of heavy metal speciation in rhizosphere of maize in wastewater irrigated agriculture soil

To understand the roles of mycorrhiza in metal speciation in the rhizosphere and the impact on increasing host plant tolerance against excessive heavy metals in soil, maize ( Zea mays L. ) inoculated with arbuscular mycorrhizal fungus ( Glomus mosseae) was cultivated in heavy metal contaminated soil. Speciations of copper, zinc and lead in the soil were analyzed with the technique of sequential extraction. The results showed that, in comparison to the bolked soil, the exchangeable copper increased from 26% to 43% in non-infected and AM-infected rhizoshpere respectively; while other speciation (organic, carbonate and Fe-Mn oxide copper) remained constant and the organic bound zinc and lead also increased but the exchangeable zinc and lead were undetectable. The organic bound copper, zinc end lead were higher by 15%, 40% and 20%, respectively, in the rhizosphere of arbuscular mycorrhiza infected maize in comparison to the non-infected maize. The results might indicate that mycorrhiza could protect its host plants from the phytotoxicity of excessive copper, zinc and lead by changing the speciation from bio-available to the non-bio-available form. The fact that copper and zinc accumulation in the roots and shoots of mycorrhia infected plants were significantly lower than those in the non-infected plants might also suggest that mycorrhiza efficiently restricted excessive copper and zinc absorptions into the host plants. Compared to the non-infected seedlings, the lead content of infected seedlings was 60% higher in shoots. This might illustrate that mycorrhiza have a different mechanism for protecting its host from excessive lead phytotoxicity by chelating lead in the shoots.     

大气O3浓度升高对2种基因型矮菜豆丛枝菌根(AM)结构及球囊霉素蛋白产生的影响

以臭氧敏感性不同的2种基因型(O3敏感型:S156;O3耐受型:R123)矮菜豆(Phaseolus vulgaris L.)为宿主植物,在模拟的大气臭氧浓度升高环境中研究臭氧胁迫对2种基因型植物的AM结构和球囊霉素蛋白产生的影响,旨在了解大气臭氧浓度升高对AM真菌生长和AM结构形成的影响.结果表明,与自然大气臭氧水平(20 nL.L-1)相比,臭氧浓度升高(70nL.L-1)显著降低了S156和R123植物的菌根侵染率,特别是S156植物,下降了43.6%.臭氧浓度升高明显影响了2种基因型植物的AM结构组成,表现在根室和菌丝室外生菌丝量、单位根长丛枝数的大幅下降,以及根室和菌丝室孢子数的显著增加,特别是S156植物变化更为明显;但2种基因型植物的单位根长泡囊数随臭氧浓度变化不显著.臭氧浓度升高对2种基因型植物的菌根际和菌丝际总球囊霉素蛋白量影响不显著,但导致菌根际和菌丝际的易提取球囊霉素蛋白量大幅增加;不过2种基因型植物间差异不显著.本研究表明,大气臭氧浓度升高显著影响植物菌根侵染率、AM结构形成和易提取球囊霉素蛋白的产生,特别是对臭氧敏感型植物影响更大.     

周年轮作休耕对土壤AMF群落和团聚体稳定性的影响

为探究轮作休耕对丛枝菌根真菌（AMF）群落组成及土壤团聚体稳定性的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序和湿筛法分别测定AMF群落组成和团聚体,研究了苕子轮作玉米（V-C）、豌豆轮作玉米（P-C）、冬闲-玉米（F-C）和周年休耕（F-F）这4个处理下AMF群落组成及其与土壤养分和团聚体稳定性之间的关系.结果表明,F-F、V-C和P-C处理的>2 mm团聚体含量、R_0.25及MWD均显著高于F-C （P<0.05）,<0.25 mm团聚体含量均显著低于F-C （P<0.05）;F-F处理的ACE、Chao1和Shannon指数较F-C分别显著提高29.56%、35.78%和45.55%;球囊霉属（Glomus）为各处理AMF群落的优势属,盾巨孢囊霉属（Scutellospora）在各处理间差异显著（P<0.05）;PCoA分析发现,PC1和PC2分别累计解释了AMF群落组成差异的29.99%和22.40%;相关性分析表明,盾巨孢囊霉属与碱解氮（AN）和有机质（SOM）呈显著负相关（P<0.05）,与速效钾（AK）呈显著正相关（P<0.05）,球囊霉属与碱解氮呈显著正相关（P<0.05）;RDA分析表明,AMF多样性（Shannon指数）和盾巨孢囊霉属分别与>2 mm和2~1 mm团聚体含量显著正相关（P<0.05）.因此,周年休耕和苕子轮作玉米有利于提高土壤团聚体稳定性和改变AMF群落组成,研究结果为我国南方周年轮作系统提高土壤质量和推行合理轮作休耕模式提供理论依据和参考.     

钙和钙离子通道阻断剂对丛枝菌根真菌吸收镉的影响

本试验以三叶草(Trifolium repense L.)为宿主植物,Glomusintra radices为供试菌种,通过分室系统将外生菌丝与植物根系分隔开,并对菌丝室加以不同含量水平的Ca2+、Cd2+和Ca2+通道阻断剂(Verapamil、LaCl3)进行处理,研究在菌丝吸收过程中Cd2+与Ca2+以及Ca2+通道之间的关系.试验结果表明,高Cd2+和LaCl3处理可促进菌丝发育;高Cd2+和Verapamil、LaCl3处理不同程度地降低了菌丝对Ca2+的吸收;高Ca2+和LaCl3处理则可提高菌丝对Cd2+的吸收.根据本试验结果可以认为,Cd2+在菌丝上的跨膜转运不是通过Ca2+通道完成,而且高Ca2+水平有利于Cd2+被菌丝吸收.     

菲、芘污染土壤中丛枝菌根真菌对土壤酶活性的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌(AMF)对菲、芘复合污染土壤中微生物数量和酶活性的影响.结果表明,接种AMF显著增加了三叶草根际和菌丝际土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,并对微生物区系有选择性.在供试菲、芘污染浓度范围内,低浓度菲、芘对土壤多酚氧化酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性有激活作用;但当菲、芘浓度升高时,3种酶活性受到抑制.与无植物对照土壤相比,接种AMF后三叶草菌根际酸性磷酸酶活性降低了2.4%~23.1%,过氧化氢酶活性增加了12.6%~20.3%,除高浓度处理外多酚氧化酶活性均增加;菌丝际多酚氧化酶活性比菌根际低12.9%~62.9%,酸性磷酸酶活性比菌根际高3.3%~24.0%,过氧化氢酶活性则高于菌根际.     

Effects of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi inoculation on arsenic (As) accumulation by tobacco (Nicotiana tabacum L.)

under As stress, proper mechanisms are employed by AM fungi to protect tobacco against As uptake. Results confirm that AM fungi can play an important role in food quality and safety.     

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。     

草原煤矸石堆放的生态环境问题及其治理措施综述

综述了内蒙古自治区煤矸石排放对草原生态系统造成的危害,比较了物理、化学和生物学方法对治理煤矸石的优缺点,重点分析了丛枝菌根真菌技术在煤矸石山生态重建中的应用及其意义,并提出了当前研究工作中存在的问题及以后的研究重点。     

桑树（Morusalba）与丛枝菌根的共生对重金属元素吸收的影响

桑树（Morus alba）可与丛枝菌根（AM）真菌形成互利共生体,丛枝菌根真菌能对桑树的重金属元素吸收产生积极的响应。然而,这种响应随环境条件的变化而有所不同。贵州荔波和黄平两地种植养蚕桑树,提高桑叶质量对养蚕业具有重要意义。荔波和黄平两地均处于喀斯特地区,土壤pH因石灰岩和砂岩交叉分布而有所差异。本文将揭示土壤因素是如何影响桑树与丛枝菌根真菌互利共生体的形成从而影响桑树对重金属元素的吸收。实验结果表明,荔波桑地平均土壤 pH （4.92±1.03）明显低于黄平（5.96±1.08）。土壤酸性直接影响 AM 真菌的分布,荔波的偏酸性土壤环境有利于真菌生长,且有利于桑树与丛枝菌根真菌共生关系的形成。此外,偏酸性土壤条件有利于增加重金属元素的生物可利用性,从而加强植物体对重金属元素的吸收,包括有毒元素 Cd。与黄平相比,生长在荔波的桑树叶片具有较高含量的重金属元素。荔波桑树叶片中的糖类含量明显低于黄平的,分别为（67±27）mg·g-1、（105±57）mg·g-1;而荔波桑树根系中的糖类含量明显高于黄平,分别为（125±43）mg·g-1、（91±43）mg·g-1。该结果说明,与黄平（具有较高的土壤pH）相比,荔波（具有较低的土壤pH）桑树叶片中的光合作用产物将更多地被输入到桑树的根系中。真菌是专性共生物,如果没有植物所供给的光合产物,真菌就不能生存。根系分泌物的另一个重要作用是溶解重金属,使它们具有较强的移动能力,以便被宿主植物所吸收。这就解释了为什么在较低土壤pH环境条件下生长的桑树的叶片含有较高含量的重金属元素。因此,菌根植物根系的分泌作用是一个非常重要的过程。尽管桑树具有耐干旱贫瘠的能力,且能够适应于喀斯特环境,但桑树喜好的是环境仍是偏酸性且养分充足的土壤。     

菌根真菌对土壤呼吸的影响

土壤是陆地生态系统的重要组成部分,是地球最大的碳库之一。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO2的主要途径之一,其微小的变化将导致大气CO2浓度的较大波动。菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物（90％）的根系和生境中。菌根共有7种类型,其中,在自然界中以丛枝菌根和外生菌根为主。众多研究表明,菌根对土壤呼吸有着至关重要的影响,是预测土壤CO2释放速率必须考虑,但却是难以估算的因素。文章总结了有关菌根（包括丛枝菌根和外生菌根）对土壤呼吸影响的研究进展,对目前所得到的研究结果进行了分析,表明菌根真菌侵染植物根系形成菌根后,能提高土壤呼吸的速率,其可能的途径有3条：（1）增强了根系的呼吸,（2）菌根真菌自身呼吸的组分,（3）根外菌丝促进了非根际区土体的呼吸。但是,菌根侵染对根系呼吸敏感性（Q10）影响的研究,大多数则表现为不显著。同时,菌根对土壤呼吸的影响受到各种因素的制约。通过对不同温度下菌根真菌呼吸速率的分析,表明菌根真菌对温度的升高具有适应性。从目前已发表的报道来看,目前关于菌根对土壤呼吸影响的研究还非常少,但可喜的是,近年来,越来越多的研究已经意识到了菌根在土壤呼吸中的重要作用。准确评估菌根在土壤呼吸中的贡献,将有助于预测未来在气候变化下,土壤cO2的排放量。