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菌根具有增强植物的逆境抗胁迫能力,对于促进持久性有机污染物(POPs)的降解和转化具有积极的作用。近年来,土壤POPs污染问题日益严重,研究菌根真菌植物根际DDT的迁移转化和降解机理,能为植物-微生物共生体降解POPs和污染土壤的生物修复提供参考。
本论文分别以外生菌根真菌红绒盖牛肝菌(Xerocomus chrysenteron,X.chrysenteron)和丛枝菌根真菌Glomus mosseae(G.mosseae)为目标菌种,油松(Pinus tabulaeformis)和玉米(Zea mays)为宿主植物,研究DDT在菌根际的迁移转化,并在此基础上推测相关降解机理。首先,通过盆栽培养,检测菌根植物根际区DDT的消减和去除以及其消减行为的变化趋势,发现降解现象后进一步在根际区寻找降解产物,最后,初步分析了外生菌根真菌和丛枝菌根真菌促进宿主植物对DDT降解的途径和相关酶机理。
研究结果表明:
(1)接种菌根真菌可以缓解DDT对其宿主植物的胁迫,促进宿主植物生物量的增加。不同宿主植物对DDT胁迫的响应互不相同,但在实验涉及的DDT浓度范围内,接种处理生物量较未接种对照都有显著提高。
(2)接种菌根真菌可以增强宿主植物对DDT的降解能力。经过50天的盆栽培养后,接种处理根际DDT消减率均高于未接种对照,此外,油松接种外生菌根真菌X.chrysenteron后,还可以促进对DDT的进一步降解,产生进一步脱氯产物DBP。
(3)DDT在菌根际的消减行为具有一定的特性。外生菌根根际DDT的消减由于平衡养分和酶活性而呈现先增加后减少的规律,丛枝菌根根际DDT的消减共代谢的需要而呈现出与营养物质消减类似的梯度递减效应。
(4)菌根真菌可以促进宿主植物根际降解相关酶的分泌。外生菌根真菌可以提高根际DDT降解关键酶,多酚氧化酶和土壤脱氢酶的活性;丛枝菌根真菌可以提高土壤脱氢酶和酸式磷酸酶在根际的活性。
本论文第一次证实了外生菌根真菌能够促进宿主植物对DDT的降解,同时,还考察了接种条件下丛枝菌根真菌对DDT降解的促进作用。在此基础上,初步推测了丛枝菌根真菌去除DDT的机理,为实验室将来研究DDT的土壤修复打下基础。