[00125800]丛枝菌根对铬的迁移转化和耐性机制研究

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal （AM） fungi）是一类广泛存在于陆地生态系统中的土壤真菌,可以和80%以上陆生植物建立共生关系。AM真菌一方面可以帮助植物获取矿质养分（如磷、氮等）,另一方面从宿主植物获取碳水化合物维持自身生长。与此同时,AM真菌能够帮助植物适应各种逆境胁迫如养分贫瘠、干旱、盐胁迫、病虫害及环境污染（包括重金属及有机污染物等）等。以往有很多研究关注AM真菌对植物适应Cd、Zn、As等重金属胁迫的积极作用及其机理,而鲜有报道关注AM真菌对植物适应Cr污染的作用。通过本项目的实施,证实了AM真菌能够增强植物对Cr胁迫的耐性,并深入探究了AM真菌对植物耐铬性的影响及其作用机理。一方面,AM真菌能够直接影响Cr在土壤-植物系统中的迁移转化,能将Cr（VI）还原成Cr（III）,并以磷酸铬类似物及组氨酸结合态的形式固持在菌根际、根外菌丝以及根内真菌结构（如丛枝、泡囊、根内菌丝等）,从而阻止Cr进入植物细胞,减轻其对植物的毒害。另一方面, AM真菌通过促进植物对矿质养分（如P、S）的吸收,项目研究发现菌根通过上调植物根部高亲和的S转运基因（如MtSULTR1.1, MtSULTR1.2）来促进植物对营养元素S的吸收,增加植物生物量,从而稀释植物体内的Cr（“生长稀释”效应）,同时菌根通过改变植物体内的半胱氨酸（Cys）、谷胱甘肽（GSH）以及植络素（PC）的含量来提高植物对Cr毒害的耐受性,增强植物耐受铬胁迫的能力。 此外,研究工作结合现实的环境问题和社会需求将研究内容向应用层面进行了扩展和延伸,利用菌根技术和生物炭联合作用对铬污染土壤植物生长和累积进行了研究,发现接菌和施用生物炭能显著提高植物生物量,植物体内铬含量显著降低;利用菌根技术和根际促生菌PGPR研究了Cr胁迫下对植物吸收和耐受Cr的影响机制,发现双接种根际促生菌和菌根真菌能显著提高宿主植物侵染率,有效的提高宿主植物对Cr的耐受能力;利用菌根技术探究了在酸性、中性和碱性铬污染土壤下宿主植物对铬吸收的影响,发现在碱性土壤条件下接菌的促生效应最明显,能最显著的降低植物体内的Cr含量。该部分研究对于利用菌根技术修复铬污染土壤方面具有理论价值和实践指导意义。 基于本项目研究工作,目前已发表研究论文10篇（其中SCI收录4篇）,申请专利2项,培养博士生1名,硕士生3名。