丛枝菌根真菌对宿根高粱修复铯污染土壤影响机制研究

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丛枝菌根真菌是一种内生菌根,其菌丝可进入细胞壁广泛地分支形成丛枝状结构或者只在细胞间发展并形成菌丝圈,丛枝菌根真菌与宿主植物根系形成互利共生体后能提高植物根皮获取碳元素的能力,同时可以协助植物从土壤中吸收磷和其他矿质元素,对重金属和核素也有所促进。本研究在温室盆栽条件下,选取生命力顽强和核素富集能力较强的宿根高粱为植物材料,进行铯污染和丛枝菌根真菌接种处理,通过分析宿根高粱的生长特性、养分吸收、根际酶活性以及铯富集效益等的影响,探讨丛枝菌根真菌在植物复垦核素污染土壤领域的应用前景,为经济高效的菌根-植物修复技术在治理放射性土壤污染中的应用提供理论依据。  本研究主要内容和结果如下:  1.不同枝菌根真菌在铯污染下对宿根高粱侵染率的研究  所选5种枝菌根真菌对宿根高粱的侵染率不同,但均大于50%,宿根高粱对5种菌根真菌的菌根依赖性均显著高于对照,其中以G.mosseae(摩西球囊霉)的菌根依赖性最高,为1.17%,其余则依次是G.diaphanum(透光球囊霉)>G.etunicatum(幼套球囊霉)>G.geosporum(地球囊霉)>G.versiforme(地表球囊霉),说明宿根高粱属于菌根依赖性植物;  2.不同枝菌根真菌对铯污染下宿根高粱生长特性的影响  接种G.mosseae、G.diaphanum、G.geosporum、G.etunicatum能够分别在不同方面促进宿根高粱的生长,其中以G.mosseae的促进最为显著与广泛,对茎粗、株高、叶干重、茎干重、地下部干重分别增幅25.38%、23.25%、26.07%、11.77%和16.73%,且菌根依赖性和侵染率、茎干重、株高、茎粗呈显著正相关;  3.丛枝菌根真菌对铯污染下宿根高粱活性氧代谢的影响  接种丛枝菌根真菌可以提高土壤核素Cs胁迫下宿根高粱POD、SOD、CAT活性和根系活力,降低了H2O2含量和O2·-产生速率,其中以接种G.mosseae和G.etunicatum效果较好。说明接种AMF可通过增加抗氧化酶活性,来清除Cs胁迫下产生过多的活性氧,增强宿根高粱对核素胁迫的适应性。相关性分析显示,根系侵染率和地上CAT、地下SOD呈显著正相关,与地下H2O2、地上、地下O2·-呈显著负相关。  4.丛枝菌根真菌对铯污染下宿根高粱光合特性的影响  丛枝菌根真菌增加了宿根高粱的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率,其中以接种G.mosseae处理最为明显,在净光合速率方面达到对照的2倍,气孔导度则达到了2.03倍,蒸腾速率达到2.43倍,胞间CO2浓度也增加了14.55μmolCO2mol-1,5种丛枝菌根真菌对宿根高粱内源激素平衡的影响效果显著,土壤核素Cs胁迫下,通过接种丛枝菌根真菌处理,使植株生长受抑缓解,IAA,GA这类生长促进物质含量上升,而生长抑制物质如ABA则含量下降,其中以G.mosseae和G.etunicatum效果最为显著,相关分析中,侵染率和净光合速率呈显著正相关,并和赤霉素呈极显著正相关。  5.丛枝菌根真菌对铯污染下宿根高粱修复效益的评价  通过接种丛枝菌根真菌处理,显著增加了宿根高粱地上部和地下部核素Cs含量,并降低了土壤中Cs含量,其效果以接种G.mosseae处理最明显,同时丛枝菌根真菌处理增加了宿根高粱对Cs的富集系数和转运系数;相关性分析得出,菌根依赖性和地上部铯含量、地下部铯含量呈显著正相关,同时与土壤铯含量呈显著负相关。
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