Effects of Glomus mosseae on the toxicity of heavy metals to Vicia faba

A glasshouse pot experiment was conducted to investigate effects of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus mosseae on the growth of Vicia faba and toxicity induced by heavy metals （HMs） （Cu, Zn, Pb and Cd） in a field soil contaminated by a mixture of these metals. There was also uninoculation treatment （NM） simultaneously. Mycorrhizal （GM） plants have significantly increased growth and tolerance to toxicity induced by heavy metals compared with NM plants. P uptake was significantly increased in GM plants. Mycorrhizal symbiosis reduced the transportation of HMs fi＇om root to shoot by immobilizing HMs in the mycorrhizal, shown by increasing the ratios of HMs from root to shoot. Oxidative stress, which can induce DNA damage, is an important mechanism of heavy metal toxicity. GM treatment decreased oxidative stress by intricating antioxidative systems such as peroxidases and non-enzymic systems including soluble protein. The DNA damage induced by heavy metals was detected using comet assay, which showed DNA damage in the plants was decreased by the GM treatment.     

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.     

黑麦草-丛枝菌根对不同番茄品种抗氧化酶活性、镉积累及化学形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd(20 mg·kg-1)污染下,黑麦草-丛枝菌根对2个番茄品种生长、叶和根丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性、Cd积累及化学形态的影响.结果表明,番茄果实干重和植株总干重、叶和根抗氧化酶活性及丙二醛含量、植株各部位Cd含量及积累量在不同品种和处理间的差异达到显著性水平.黑麦草和丛枝菌根单一或复合修复显著提高了2个番茄品种的果实、根、茎、叶及总干重,降低了叶和根的MDA含量及过氧化氢酶(CAT)、超过氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性.黑麦草和丛枝菌根单一或复合修复降低了2个番茄品种果实中Cd提取总量和各形态Cd含量,降幅分别为19.4%~52.4%、31.0%~75.2%、19.7%~59.1%、3.1%~48.2%、20.0%~65.0%、40.7%~100.0%和15.2%~50.0%.Cd主要积累在番茄的叶和茎,果实和根积累较少.黑麦草和丛枝菌根单一或复合修复不同程度降低了番茄果实、叶、茎和根中的Cd含量;减少了茎Cd积累量和植株全Cd量."Cd+黑麦草+丛枝菌根"处理还减少了2个番茄品种果实的Cd积累量,降幅分别为42.9%和43.7%.供试2个番茄品种,以"洛贝琪"对Cd的耐性和抗性较强,果实Cd含量和积累量及植株Cd总积累量则以"洛贝琪"<"德福mm-8".     

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.     

丛枝菌根真菌在不同类型煤矸石山植被恢复中的作用

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Glomus etunicatum(GE)和Glomus versiforme(GV)对新排、风化和自燃这3种类型煤矸石上玉米(Zea mays L.)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属吸收的影响,旨在为草原生态系统煤矸石废弃地的生态重建和植被恢复提供技术依据.结果表明,在3种煤矸石上2种AM真菌均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为36%~54%.接种GE和GV均显著增加了新排和风化煤矸石上玉米植株的干重,接种GV显著增加了自燃煤矸石上玉米植株的干重;接种AM真菌不同程度促进了玉米对N、P和K的吸收,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设;接种对植株地上部和根部重金属Cu、Fe、Mn、Zn浓度的影响存在显著的差异.结果表明,GE和GV在3种类型的煤矸石上表现出了不同的菌根效应,GV更适于新排煤矸石和风化煤矸石的植被恢复,GE更适于自燃煤矸石的植被恢复.试验初步证明AM真菌对于增强玉米适应不同类型煤矸石复合逆境,以及在草原生态系统不同类型煤矸石废弃地上重建植被均具有一定潜在的作用,应进一步验证野外自然条件下AM真菌对不同类型煤矸石山的实际作用效果.     

丛枝菌根真菌对稀土尾矿中大豆生长和稀土元素吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌Glomus versiforme对稀土尾矿上大豆(Glycine max)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属和稀土元素吸收的影响,旨在为稀土尾矿废弃地的生态重建和植被恢复提供基础依据.结果表明,AM真菌G.versiforme与大豆成功建立了互惠共生关系,具有较高的菌根侵染率,平均为67%.接种G.versiforme显著增加了大豆植株地上部和根部的干重,显著提高了大豆植株中P和K的含量,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设.接种G.versiforme显著降低了大豆地上部Fe和Cr的浓度,增加了根部Cd的浓度,未显著影响其它重金属的浓度;同时,显著降低了大豆植株地上部和根部轻稀土元素La、Ce、Pr和Nd的浓度.试验初步证明AM真菌对于大豆适应稀土尾矿复合逆境,以及在稀土尾矿上重建植被具有潜在的作用,应进一步验证自然条件下AM真菌的作用潜力.     

土壤微生物群落对多环芳烃污染土壤生物修复过程的响应

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,多样性整体呈上升趋势,其中以植物-菌根真菌-降解菌处理最高,但各处理间无显著差异(P>0.05).聚类分析结果显示,植物、植物-鼠李糖脂、植物-菌根真菌和植物-菌根真菌-鼠李糖脂这4个处理的群落相似度在90%以上,植物-降解菌处理与这4个处理群落结构最近,此外,植物-降解菌-鼠李糖脂、植物-降解菌-菌根真菌-鼠李糖脂群落相似度在80%以上.通过测序比对,DGGE图谱上优势及特征性条带分别为Bacillus、Pseudomonas、Acidobacteria、Sphingmonas、Rhodopseudomonas、Firmicutes和Methylocytaceae等,可能是与PAHs降解密切相关的种属.生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复污染土壤过程中,在提高PAHs生物有效性基础上,改变了土壤微生物群落结构和丰度,从而可以有效提高PAHs的降解率.     

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.     

黄土高原六道沟流域8种植物根际细菌与AMF群落多样性研究

采用末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)方法,研究了神木县六道沟流域8种植物根际细菌与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性及其相互关系.目的是获得有关植物根际细菌和AMF群落的多样性指数,为生态环境修复提供科学依据.结果表明,8种植物根际细菌和AMF的种类和数量有较大差异,其中刺槐根际细菌的Shannon指数最高(4.01),垂柳最低(2.18),根际AMF的Shannon指数最高为小叶杨(2.07),最低为沙棘(1.21);聚类分析(cluster analysis)和冗余分析(redundancy analysis)结果表明,不同植物根际细菌和AMF的群落结构有较大差异,但同时部分植物间也存在相似性;8种植物根际细菌和AMF的多样性指数总体呈极显著的正相关(P<0.01);冗余分析结果表明在根际土壤环境因子中,对根际微生物群落多样性影响最大的环境因子为有机质含量.植物种类和根际环境对根际微生物群落结构有较大影响,同时,刺槐的根际细菌和AMF群落多样性指数均较高,故可作为六道沟流域植被恢复的先锋树种.     

丛枝菌根真菌对铈污染土壤上玉米生长和铈吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的铈(Ce)污染土壤(100、500、1 000 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌Glomus aggregatum(GA)和Funneliformis mosseae(FM)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、营养元素吸收、C:N:P生态化学计量比和稀土元素Ce吸收、转运的影响,旨在为稀土污染土壤的治理提供基础数据和技术支持.结果表明,GA和FM均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为7.12%~74.47%;随着土壤Ce污染程度的增加,玉米菌根侵染率、地上部和根部的生物量、营养元素N、P、K的吸收量以及Ce从根到叶的转运率均显著降低,而玉米植株的C:P和N:P、地上部和根部Ce含量显著升高.接种AM真菌不同程度地促进了玉米的生长,在重度Ce污染土壤接种FM对玉米生长的促进作用显著高于GA,而在轻度和中度Ce污染土壤二者之间无显著性差异;接种显著改善了玉米的营养状况,一定程度上显著降低了玉米植株的C:N:P在轻度和中度Ce污染土壤GA对营养元素吸收的促进作用要显著高于FM,而在重度Ce污染土壤则反之;接种也显著增加了轻度Ce污染土壤玉米地上部和根部Ce含量,而对中度和重度Ce污染土壤上玉米Ce的吸收无显著影响,促进了Ce从根部到地上部分的转运.试验初步证明,AM真菌能够减轻稀土元素Ce对植物的毒害作用,在稀土污染土壤的植物修复中具有潜在的应用价值.