丛枝菌根共生体系中砷的迁移、转化及与宿主抗砷毒的关系

接种丛枝菌根（Arbuscular mycorrh，AM）真菌促进超积累植物蜈蚣草对砷的积累，提高普通植物的砷抗性，对于强化砷污染植物修复及保障农产品安全具有广阔的应用前景。但丛枝菌根共生体系中砷的迁移、转化及其与宿主抗砷毒的关系尚缺乏研究。本研究采用Ri T-DNA毛状根-AM真菌隔室双重培养结合土壤盆栽，利用X-射线吸收精细结构（XAFS）、同步辐射微束X射线荧光扫描（μ-SRXRF）等现代分析技术，研究根外菌丝、根（菌根）系中砷的吸收、转化、迁移、外泌等。同时，探讨AM真菌影响下，砷的亚细胞分布和赋存形态等特征；不同耐砷型植物菌根化后对砷的吸收、运转以及菌根际砷的形态、价态和有效性等，明确菌根共生体系中砷的迁移、转化对于植物抗砷毒的意义。研究结果对于拓展AM真菌与植物相互作用的机理性认识，及在实践中开发AM真菌污染修复技术具有重要意义。

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）与植物形成的菌根共生体（arbuscular mycorrhiza, AM）能够促进植物对矿质元素吸收，提高植物抗逆抗病能力，对维持陆生生态系统的稳定和多样性有着重要的作用。砷是重要的污染元素，但目前对丛枝菌根共生体系中砷的迁移转化尚缺乏系统的了解，对其与宿主抗砷毒的关系也不清楚。本研究选择摩西球囊霉（Glomus mosseae）及非耐砷植物植物紫云英（Astragalus sinicus Linn）和砷超积累植物蜈蚣草（Pteris vittata L.）两种典型菌根植物为研究对象，建立AM-紫云英和AM-蜈蚣草共生体系，研究AMF对植物在受到As（III）和As（V）胁迫时抗砷能力以及对植物不同部位和细胞组分中砷的吸收、形态转化和迁移中的影响。主要研究结果如下：.1.砷胁迫降低紫云英和蜈蚣草的生物量，但提高SOD、CAT和POD酶的活性以及GSH和MDA含量。接种菌根提高紫云英和蜈蚣草生物量，但是对抗氧化酶的活性以及GSH和MDA含量没有明显影响，对砷胁迫下生物量的影响也不显著。.2.紫云英根系分泌物中的有机酸组成成分主要为草酸，其次为甲酸和苹果酸，蜈蚣草则主要有草酸和乙酸，其次为苹果酸和琥珀酸；As胁迫下，促进紫云英和蜈蚣草有机酸分泌，但接种菌根减少有机酸分泌。.3.蜈蚣草对As（III）吸收和转移效率比As（V）高， As（III）为As在蜈蚣草中的主要贮存形态；接种菌根提高蜈蚣草向地上部分转移砷的效率，但减少了紫云英对As（V）地上部的转运。.4.蜈蚣草和紫云英亚细胞组分中砷的分布比例从高到低依次为细胞液、细胞壁和细胞器。菌根对紫云英亚细胞组分中砷的分布比例没有显著影响，但减少了蜈蚣草根系细胞壁和细胞器中砷的相对含量。.5.砷胁迫下AMF-蜈蚣草共生体系DNA琼脂糖凝胶电泳分析结果表明，砷胁迫下蜈蚣草DNA并没有发生明显的DNA断裂，其生理活动依然能够正常进行。