丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与植物形成互惠的共生关系从而改善逆境下植物的生长状况及营养代谢,被称作土壤中的绿色肥料。此外,接种AM菌根真菌还能够提高宿主植物对土壤重金属的耐受性或富集能力,因此成为近年来植物联合修复的研究热点。然而,目前对AM菌根菌研究主要集中在菌根与非菌根植物的比较研究,而对改善宿主重金属耐受性的生理生化机制尚未完全了解。因此本课题主要研究了镉胁迫下苜蓿-AM真菌共生体在生理生化水平的响应以及根际土壤理化性质上的变化;在此基础上,运用GC-MS代谢组学分析和微生物高通量测序技术,进一步探讨分析了镉胁迫下外源施加果糖对蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)-AM真菌共生体的耐逆性及根际代谢物变化和微生物群落的影响。主要结果表明:1.在土壤0-80mg/kg的镉胁迫范围内,接种AM菌根菌的宿主苜蓿-在生长、营养元素磷的吸收、光系统能力以及根际土壤有机质养分等表现出“低促高抑”的作用,其中5mg/kg Cd浓度对宿主苜蓿和土壤基质等理化性质具有显著促进作用,而在20mg/kg后开始呈现抑制作用;镉主要富集在苜蓿-AM真菌共生体的根部,向地上部分的转运系数随镉浓度增加呈上升趋势,其中,80mg/kg镉浓度下苜蓿共生体对镉的富集量(地上为0.10mg/kg,根系为0.21mg/kg)和转运系数(0.48)最高,分别为对照的5.77和1.40倍;同时,镉胁迫下苜蓿As A-GSH循环抗氧化酶系统变化显著,随镉浓度的增加宿主苜蓿通过不同程度地提高抗坏血酸过氧化物(APX)、谷胱甘肽转移酶(GST)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)等保护酶的活性,来增强其对镉胁迫的抗逆能力。2.镉胁迫下,接种AM菌根菌对苜蓿生长、营养元素磷含量的吸收上显著优于单独施加外源果糖;此外,接种菌根菌对宿主苜蓿根际的氨基酸和脂肪酸等硫醇代谢物上有积极作用,接种菌根菌分别上调了0.97和2.55倍苜蓿根系乙醇胺(Ethanolamine)和高丝氨酸(Homoserine)的代谢;而添加果糖在碳水化合物代谢表现出一定的促进作用(上调1.13倍的异麦芽糖),虽然添加果糖降低了12.95%根际土壤细菌物种α多样性,但增加了94.60%根际土壤中放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度。3.镉胁迫下,果糖和AM菌根菌联合处理对宿主苜蓿虽然在生长上没有明显的协同作用,但在促进宿主苜蓿光合能力、磷的吸收和叶片脯氨酸的代谢(上调了88%)以及根系氨基酸和脂肪酸代谢方面具有一定的协同效应(P<0.05)。添加外源果糖和AM菌根菌,苜蓿的光合荧光参数实际量子产额(Y(II))和相对电子传递速率(ETR)分别比对照组增加了23.88%和24.02%,表现出一定的促进作用(P<0.05)。并且与对照相比根际土壤微生物α多样性被提高了21.17%,根际土壤中分解有机质细菌疣微菌门的丰度增加了8.09倍(P<0.05)。与单一接种AM菌根菌相比也显著提升了宿主苜蓿对镉的富集量(P<0.05),表明施加果糖对于提高苜蓿-AM菌根菌共生体对土壤镉的富集有一定的促进作用。