【摘 要】
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近年来,随着城市化和工业化进程的加快以及化学农药的过度使用,沿海、河口和干旱、半干旱等区域的土壤可能同时受到盐渍化和重金属污染的双重影响,从而形成重金属污染盐渍化土壤环境问题。盐生植物是重金属污染盐渍化土壤植物修复的最佳选择,但在复合胁迫下其生长可能会受到显著影响,导致修复效率降低。研究显示,丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhizal,AM）真菌能够显著提高植物对重金属或盐胁迫的耐受性
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近年来,随着城市化和工业化进程的加快以及化学农药的过度使用,沿海、河口和干旱、半干旱等区域的土壤可能同时受到盐渍化和重金属污染的双重影响,从而形成重金属污染盐渍化土壤环境问题。盐生植物是重金属污染盐渍化土壤植物修复的最佳选择,但在复合胁迫下其生长可能会受到显著影响,导致修复效率降低。研究显示,丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhizal,AM）真菌能够显著提高植物对重金属或盐胁迫的耐受性,但在重金属和盐复合处理下AM真菌对改善盐生植物生长及耐受性的分子作用机理研究尚鲜见报道。本论文通过温室盆栽试验,模拟镉(3.0 mg·kg-1)污染NaCl型盐渍化(0、6.0、12.0 g·kg-1)土壤,研究在不同程度重金属镉污染盐渍化土壤中接种AM真菌Funneliformis mosseae（F.mosseae）对盐地碱蓬（Suaeda salsa）生长、营养元素吸收、离子平衡、Cd和Na+吸收及转运、根际土壤理化性质等的影响,并基于植物代谢组学分析揭示在重金属和盐复合处理下AM真菌提高盐地碱蓬生长和耐受性的分子调控机制。研究结果显示:（1）在不同程度镉污染盐渍化土壤中,AM真菌F.mosseae与盐地碱蓬根系成功建立了共生关系,菌根侵染率为11.25%～26.37%,随着土壤盐浓度的增加菌根侵染率显著降低。（2）3 mg·kg-1Cd和0 g·kg-1NaCl复合处理下,接种AM真菌使得盐地碱蓬地上部和根部生物量分别显著增加42.1%和329%,地上部和根部磷、钙、钾和镁总含量显著提高9.94%～48.6%,地上部Cd积累量显著提高30.6%。（3）与盐浓度为0 g·kg-1时相比,6.0 g·kg-1NaCl处理使得盐地碱蓬地上部生物量显著增加14.9%～36.4%;在3 mg·kg-1Cd和6 g·kg-1NaCl复合处理下,接种AM真菌使得盐地碱蓬地上部和根部生物量分别显著增加68.7%和88.9%,地上部和根部磷、钙、钾和镁含量显著提高7.5%～45.6%,地上部Na+和地上部、根部Cd积累量显著提高28.0%～107%,Na+及Cd转运因子显著降低27.2%和33.4%,叶片中脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶CAT活性显著提高,丙二醛MDA含量显著降低。（4）与盐浓度为0 g·kg-1和6 g·kg-1时相比,12.0 g·kg-1NaCl处理显著降低了盐地碱蓬地上部生物量;在3 mg·kg-1Cd和12 g·kg-1NaCl复合处理下,接种AM真菌对盐地碱蓬生长无显著影响,但使得地上部和根部磷含量显著提高264%,地上部Cd积累量显著提高81.3%,Cd转运因子显著降低33.9%。（5）3 mg·kg-1Cd和6 g·kg-1NaCl复合处理下,接种AM真菌的盐地碱蓬地上部共获得85个差异代谢产物,包括上调差异代谢物62个,下调差异代谢产物23个。根据差异代谢物表达量、KEGG富集以及i Path通路分析可知,AM真菌显著调节了盐地碱蓬关键氨基酸的合成与代谢,其中2-羟基肉桂酸、多巴醌以及5-羟基-L-色氨酸作为抗氧化剂可以清除胁迫下产生的高活性氧自由基从而提高其抗氧化胁迫能力,酪氨酸以及色氨酸代谢途径的激活显著提高其非生物胁迫耐受性;AM真菌显著调节了盐地碱蓬内源激素的合成与代谢,水杨酸以及茉莉酸可增强其抗氧化能力,吲哚乙酸表达水平的提高可增加其生物量累积;AM真菌显著调节了糖酵解及糖异生代谢产物的合成与代谢,1-蔗果三糖和熊果苷是大分子可溶性糖的主要底物及前体,其表达水平的提高可增加盐地碱蓬中可溶性糖的含量,从而强化盐地碱蓬抗渗透胁迫能力。研究结果表明,在重金属和盐复合处理下AM真菌显著改善了盐地碱蓬的生长,促进Cd和Na+的积累,并通过增强其抗氧化和抗渗透胁迫能力、调节植物激素、氨基酸以及糖相关代谢产物的表达水平提高其对重金属污染盐渍化土壤环境的适应性,具有提高植物修复效率的潜在作用。研究结果可为利用AM真菌和盐地碱蓬联合修复重金属污染盐渍化土壤提供理论依据和技术支持。
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