土壤中镉对丛枝菌根真菌Glomus mosseae生长的效应

采用分室培养法,在同一宿主植物生长的土壤中设含有0、5、25、50mg/kg4个不同浓度重金属镉的菌丝生长室(用30μm尼龙网与根系隔开)以期建立在宿主植物生长状况完全相同的条件下研究环境因素对AM真菌直接影响的新方法,并在此基础上探讨不同浓度的重金属镉对丛枝菌根真菌Glomus mosseae(BEG167)生长的直接影响。结果表明,与不施加镉的处理相比,土壤中施加低浓度镉(5mg/kg)刺激了G.mosseae的生长,其菌丝总长度最大;高浓度镉(大于25mg/kg)抑制了G.mosseae的生长,其菌丝总长度较小。AM真菌的代谢活性与土壤镉浓度的关系也表现出与菌丝生物量相同的规律。以上结果表明:G.mosseae在镉污染环境中有应激反应的特征,即:当G.mosseae受到轻微毒害时,为了适应其生存条件的改变而不断增加其代谢活性和生长量来降低镉的毒害。此外,本方法用于研究宿主植物生长状况相同的条件下,重金属毒害或其他环境因素对AM真菌生长代谢的直接影响是可行的。     

有机磷杀虫剂——灭克磷对丛枝菌根真菌Glomus mosseae生长的效应

采用多室隔网培养法,在宿主植物生长状况相同的条件下研究了土壤中不同浓度灭克磷对AM真菌生长的直接效应。与对照相比,0.5、1.5和3.5mg/kg灭克磷使Glomusmosseae菌丝生长量和具有琥珀酸脱氢酶活性的菌丝生长量明显地增加;随着灭克磷剂量的增加,菌丝总量的相对生长速率呈降低趋势,但在数值上仍然高于对照的;与此同时,高剂量(1.5和3.5mg/kg)灭克磷使Glomusmosseae活性菌丝量的相对增长速率明显低于对照,达到几乎停止的水平。上述结果说明,低剂量灭克磷(0.5mg/kg)对AM真菌生长和代谢活性都有一定刺激作用,但是在高剂量灭克磷(1.5和3.5mg/kg)下菌丝生物量的增加和周转速度的加快只是AM真菌对毒物的应激反应。     

有机磷杀虫剂——灭克磷对丛枝菌根真菌Glomus mosseae生长的效应

采用多室隔网培养法,在宿主植物生长状况相同的条件下研究了土壤中不同浓度灭克磷对AM真菌生长的直接效应。与对照相比,0.5、1.5和3.5mg/kg灭克磷使Glomusmosseae菌丝生长量和具有琥珀酸脱氢酶活性的菌丝生长量明显地增加;随着灭克磷剂量的增加,菌丝总量的相对生长速率呈降低趋势,但在数值上仍然高于对照的;与此同时,高剂量(1.5和3.5mg/kg)灭克磷使Glomusmosseae活性菌丝量的相对增长速率明显低于对照,达到几乎停止的水平。上述结果说明,低剂量灭克磷(0.5mg/kg)对AM真菌生长和代谢活性都有一定刺激作用,但是在高剂量灭克磷(1.5和3.5mg/kg)下菌丝生物量的增加和周转速度的加快只是AM真菌对毒物的应激反应。     

植物磷营养状况对丛枝菌根真菌生长及代谢活性的调控*

采用四室隔网培养装置,以玉米为宿主植物,通过在植物生长室设0、50、250和500 mgPkg-1 4个施磷水平,研究了植株体内的磷营养状况对AM真菌Glomus sinuosum和Glomus intraradices生长及活性的影响。研究发现在不施磷条件下,接种AM真菌G. intraradices显著促进了植物生长和磷的吸收;低磷条件(50 mgPkg-1)下,接种菌根真菌显著促进了植物对磷的吸收,但对植物生长没有明显的影响;而在高磷条件(250 mgPkg-1 和500 mgPkg-1)下,接种菌根真菌不但没有促进植物的生长和磷的吸收,反而对其有抑制作用。随着施磷水平的提高, AM真菌根内菌丝的碱性磷酸酶活性显著下降;与不施磷相比,低量(50 mgPkg-1)供磷增加了AM真菌土壤中根外菌丝的密度,高磷(250 mgPkg-1 和500 mgPkg-1)降低了土壤中根外菌丝的密度。上述结果说明:⑴ 给宿主植物施用磷肥引起的植物磷营养状况的改变,对AM真菌生长和代谢活性具有一定的调控作用;⑵ G. sinuosum和G. intraradices两种AM真菌的生长和代谢活性对施磷水平的响应程度无显著性差异;⑶ 高磷抑制AM真菌生长和代谢活性,使真菌吸磷量减少,可能是造成菌根效应降低的原因之一     

植酸钠对菌根真菌根内菌丝碱性磷酸酶活性及根外菌丝生长的影响

采用三室隔网培养装置,以玉米为宿主植物,接种丛枝菌根真菌(AM)(Glomus intraradices),研究了不同用量的植酸钠对AM真菌生长和代谢活性的影响．研究发现,接种AM真菌的植株地上部和根系的P浓度和吸P量,比非菌根植物的提高了1～2倍．外源植酸钠的存在,显著降低了AM真菌根内菌丝的碱性磷酸酶活性,增加了AM真菌在土壤中的菌丝密度．结果表明,外源植酸钠对根内AM真菌碱性磷酸酶活性和真菌根外菌丝的生长具有调控(增减)作用,并且AM真菌提高了植物对土壤固有养分和外源植酸钠中P的吸收和利用．     

Cu2+污染土壤接种AM真菌对紫云英生长的影响

通过5个土壤Cu2 水平(0,20,50,100,150mgkg-1)的盆栽试验,研究了不同土壤Cu2 水平接种AM真菌对紫云英生长的影响。结果表明:(1)随着土壤Cu2 水平升高,紫云英生物量下降,与未接种相比,接种AM真菌明显提高了紫云英的生物量,接种G.intraradices对紫云英生物量的提高比接种G.mosseae更为明显,两者间呈显著性差异。(2)随着土壤Cu2 水平升高,紫云英根段浸染率下降,菌丝琥珀酸脱氢酶、碱性磷酸酶活性也下降。(3)在相同土壤Cu2 水平接种不同的AM真菌,紫云英根段浸染率有显著差异,接种G.intraradices的紫云英根段浸染率显著高于接种G.mosseae的处理,其菌丝琥珀酸脱氢酶活性及碱性磷酸酶活性也显著高于接种G.mosseae的处理。(4)接种G.intraradices能显著抑制Cu2 从紫云英地下部分向地上部分的运转,降低Cu2 的毒害,接种G.mosseae相对促进了Cu2 的运转。以上结果显示,Cu2 污染土壤中接种G.intraradices对紫云英生长具有促进作用。     

菌丝室接种解磷细菌Bacillus megaterium C4对土壤有机磷矿化和植物吸收的影响

通过30μm尼龙网将根盒分成根室和菌丝室,菌丝室中的低磷土壤施加75 mg P/kg土壤的植酸钙,研究了菌丝室土壤中丛枝菌根(AM)真菌Glomus intraradices和解磷细菌Bacillus megaterium C4对有机磷的矿化和吸收.结果表明,在试验条件下,植酸钙的溶解性很低,对土壤溶液有机磷的贡献不大.接种解磷细菌C4提高了土壤中磷酸酶的活性,减少了土壤中有机磷的含量.但是,由于存在解磷细菌与AM真菌对磷的竞争,解磷细菌矿化出的磷大部分被自身利用,AM真菌的生长受到抑制,解磷细菌对植物磷营养的改善没有表现出显著的贡献.     

纳米氧化锌和接种丛枝菌根真菌对大豆生长及营养吸收的影响

纳米氧化锌是应用最广的人工纳米颗粒(nanoparticles,NPs)之一,具有一定生物毒性。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌能与陆地上80%以上的高等植物形成丛枝菌根共生体,并能改善宿主植物矿质营养,提高其抗逆性。然而纳米ZnO与丛枝菌根的关系尚不清楚。通过温室沙培盆栽试验,研究了施加不同水平纳米ZnO(0、500、1000、2000、3000 mg/kg)和接种AM真菌Acaulospora mellea对大豆生长及营养状况的影响。结果表明,3000 mg/kg的纳米ZnO显著抑制大豆植株生长,表现出植物毒性,在其他水平时没有显著影响。纳米ZnO在施加水平500、1000 mg/kg时没有抑制AM真菌对大豆根系的侵染,但是高施加水平(2000 mg/kg)时对AM真菌产生毒害,几乎完全抑制大豆根系菌根侵染。接种AM真菌仅在500 mg/kg纳米ZnO时显著促进大豆生长,增加大豆植株对P、K、N的吸收,降低根系Zn含量。纳米ZnO可能会持续释放锌离子,并抑制大豆根系对矿质营养元素的吸收,从而产生生物毒性,而AM真菌与大豆根系的共生可起到有益作用。     

AMF和植物富集土壤中铅和镉的效应

为了筛选更适合修复土壤重金属污染的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和寄主植物组合,对二月兰(Orychophragum violaeeus)、龙葵(Solanum nigrum)和麦冬(Ophiopogon japonicus)接种AM真菌摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)和根内球囊霉(Glomus intraradices),通过测定Pb(1 000 mg/kg)和Cd(1.5 mg/kg)污染土壤中上述3种植物生长状况及其对Pb和Cd吸收与富集能力的影响,旨在获得富集重金属能力较强的AM真菌+植物组合。结果表明,施加Cd土壤中二月兰和麦冬的生物量高于对照,施加Pb或Cd处理显著降低龙葵的生长。龙葵对Pb和Cd富集能力最强,麦冬最弱;二月兰对Pb和Cd的转移能力最强。供试植物对Cd的富集能力和转移能力均大于对Pb的富集能力和转移能力。在Pb和Cd的胁迫下,摩西管柄囊霉和根内球囊霉均能促进供试植物的生长发育,并增加植株对Pb和Cd的富集系数,其中,摩西管柄囊霉对龙葵生物量、Pb和Cd富集系数的效应最大。综合考虑植物本身的生物量、对Pb和Cd的耐受力和富集能力,结论认为摩西管柄囊霉+龙葵组合是修复Pb或Cd污染土壤的高效AM真菌+植物组合之一,相关机制有待进一步研究。     

水分胁迫下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响

利用盆栽实验研究了水分胁迫条件下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响.在土壤相对含水量为80%、60%和40%条件下,分别接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和柠条锦鸡儿根际土著菌,结果表明,水分胁迫对AM真菌的接种效果有显著影响.不同水分条件下,接种AM真菌显著提高了宿主植物根系菌根侵染率.土壤相对含水量为40%～60%时,接种株的株高、茎粗、生物干重和叶片保水力明显高于不接种株;接种AM真菌提高了植株对土壤有效N和有效P的利用率,增加了植株全P、叶片叶绿素和可溶性糖含量以及SOD、POD、CAT等保护酶活性.土壤相对含水量为40%时,叶片MDA含量明显下降.水分胁迫条件下,以接种柠条锦鸡儿根际土著菌的效果最佳.AM真菌增强宿主植物的抗旱性可能源于促进宿主植物根系对土壤水分和矿质元素吸收的直接作用和改善植物体内生理代谢活动、提高保护酶活性的间接作用.     

Uptake of cadmium from an experimentally contaminated calcareous soil by arbuscular mycorrhizal maize (<Emphasis Type="Italic"> Zea mays </Emphasis>L.)

We investigated uptake of Cd by arbuscular mycorrhizal (AM) maize inoculated with Glomus mosseae from a low-P sandy calcareous soil in two glasshouse experiments. Plants grew in pots containing two compartments, one for root and hyphal growth and one for hyphal development only. Three levels of Cd (0, 25 and 100 mg kg^–1) and two of P (20 and 60 mg kg^–1) were applied separately to the two compartments to assess hyphal uptake of Cd. Neither Cd nor P addition inhibited root colonization by the AM fungus, but Cd depressed plant biomass. Mycorrhizal colonization, P addition and increasing added Cd level led to lower Cd partitioning to the shoots. Plant P uptake was enhanced by mycorrhizal colonization at all Cd levels studied. When Cd was added to the plant compartment and P to the hyphal compartment, plant biomass increased with AM colonization and the mycorrhizal effect was more pronounced with increasing Cd addition. When P was added to the plant compartment and Cd to the hyphal compartment, plant biomass was little affected by AM colonization, but shoot Cd uptake was increased by colonization at the low Cd addition rate (25 mg kg^–1) and lowered at the higher Cd rate (100 mg kg^–1) but with no difference in root Cd uptake. These effects may have been due to immobilization of Cd by the fungal mycelium or effects of the AM fungus on rhizosphere physicochemical conditions and are discussed in relation to possible phytostabilization of contaminated sites by AM plants.     

丛枝菌根真菌与高羊茅协同修复镉污染土壤

本研究采用温室盆栽试验,利用丛枝菌根（AM）真菌摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae进行接种试验,研究了在Cd胁迫下（0、5、15和30mg/kg）接种AM真菌对高羊茅Festuca elata ‘Crossfire II’的生物量、防御酶活性、磷和镉（Cd）含量的影响。结果表明,随着Cd浓度的增加,高羊茅的菌根侵染率和菌根相对依赖性有所增加。接种AM真菌改善了磷从植株根系向地上部的转运,有助于植株在地上部积累更多的磷。此外,AM真菌和Cd胁迫对高羊茅植株抗氧化酶活性都有显著影响,在镉胁迫下,与未接种植株相比,接种AM真菌显著提高了植株的过氧化氢酶活性,而显著降低了植株的丙二醛含量。与未接种植株相比,接种摩西管柄囊霉显著提高了寄主植物对Cd的富集能力,有利于重金属在根部的积累,同时降低了地上部的Cd含量。本研究表明,高羊茅-丛枝菌根共生体在Cd污染土壤的修复中具有潜在应用价值。     

镉胁迫对小报春幼苗生长及生理特性的影响

该研究采用盆栽控制试验,测定不同浓度(0、5、50、100、150、200 mg/kg)土壤Cd胁迫下小报春幼苗生长及生理生化指标,以探究小报春(Primula forbesii Franch.)对重金属镉(Cd)污染的抗性和敏感性,为新型香花地被植物应用于Cd污染土壤提供理论依据。结果表明:(1)低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫能促进小报春株高和根长的伸长,高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫下株高、根长和生物量明显降低。(2)随Cd胁迫浓度增加,小报春幼苗叶片光合作用、叶绿素含量、SOD和CAT活性先上升后下降,而其超氧阴离子产生速率、过氧化氢、丙二醛含量、叶相对电导率和POD活性持续升高。(3)在Cd胁迫条件下,小报春体内K、Zn含量降低,叶和根中Ca、Mg含量显著增加,体内Cd含量明显升高,且根系Cd含量远远高于叶和叶柄。研究发现,小报春幼苗对Cd胁迫具有一定的耐性,低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫对小报春生长影响较小,但高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫对小报春产生明显的毒害作用,影响其正常生长;小报春可能通过增强体内抗氧化酶系统活性、增加叶和根中Ca、Mg含量和根系截留镉来减轻镉胁迫的伤害,提高自身耐受镉胁迫能力。     

N、P、K肥对香根草修复土壤镉、锌污染效率的影响

通过盆栽试验研究在30 mg/kg镉(Cd)污染土壤条件下N[CO(NH2)2:100、200、300 mg/kg土]、P(P2O5:50、100、200 mg/kg土)和K(KCl:100、200、300 mg/kg土)处理对香根草修复土壤Cd和锌(Zn)污染效率的影响。结果表明:3种N处理能促进香根草地上部生长,而且显著提高地上部特别是叶的Cd和Zn含量,导致其修复效率成倍显著增加;200 mg/kg K处理显著提高Zn修复效率,但300 mg/kg K和50、200 mg/kg P处理却显著降低Cd、Zn修复效率。因此,为改善香根草对较贫瘠土壤中Cd、Zn污染的修复效率,应对香根草适施N肥,并控制或者不施P、K肥为佳。     

四种北方阔叶树种苗木对土壤镉胁迫的生长反应与抗性比较

采用盆栽方法,研究了4种北方阔叶树种茶条槭、山梨、五角槭和山荆子一年生苗木对土壤镉胁迫的生长反应和抗性.采用土壤和风化砂混合物作为栽培基质,设计5种土壤镉浓度梯度处理(对照、10、50、100、200mg·kg^-1).结果表明,低浓度处理(≤50mg·kg^-1)刺激各树种苗木的地径、树高生长,其中茶条槭在10mg·kg^-1处理下地径和苗高增加幅度最大,分别为对照的135.8%和146.0%;随着镉处理浓度的增加,地上部生长量下降,茶条槭在最高浓度处理下,生长量降低最大,地径和苗高仅分别为对照的241%和280%.叶片和新枝生物量变化存在较大种间差异,茶条槭和山梨在低浓度处理时总体上表现增加;山荆子新枝生物量增加,叶生物量减少;五角槭表现一致减少.最高浓度处理时,叶和新枝生物量受影响最大的是茶条槭,分别为对照的4.6%和7.3%;其次为五角槭,分别为对照的5.7%和7.9%;山梨和山荆子受影响的幅度相对较小.新根生物量除山梨外,其它3个树种苗木的生物量表现一致下降,其中下降幅度以茶条槭最大,最高浓度处理仅为对照的2.3%.山梨在低浓度处理下,新根生物量有所增加,分别为对照的125.5%和117.1%.     

Heavy-metal stress and developmental patterns of arbuscular mycorrhizal fungi

The rate of global deposition of Cd, Pb, and Zn has decreased over the past few decades, but heavy metals already in the soil may be mobilized by local and global changes in soil conditions and exert toxic effects on soil microorganisms. We examined in vitro effects of Cd, Pb, and Zn on critical life stages in metal-sensitive ecotypes of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, including spore germination, presymbiotic hyphal extension, presymbiotic sporulation, symbiotic extraradical mycelium expansion, and symbiotic sporulation. Despite long-term culturing under the same low-metal conditions, two species, Glomus etunicatum and Glomus intraradices, had different levels of sensitivity to metal stress. G. etunicatum was more sensitive to all three metals than was G. intraradices. A unique response of increased presymbiotic hyphal extension occurred in G. intraradices exposed to Cd and Pb. Presymbiotic hyphae of G. intraradices formed presymbiotic spores, whose initiation was more affected by heavy metals than was presymbiotic hyphal extension. In G. intraradices grown in compartmentalized habitats with only a portion of the extraradical mycelium exposed to metal stress, inhibitory effects of elevated metal concentrations on symbiotic mycelial expansion and symbiotic sporulation were limited to the metal-enriched compartment. Symbiotic sporulation was more sensitive to metal exposure than symbiotic mycelium expansion. Patterns exhibited by G. intraradices spore germination, presymbiotic hyphal extension, symbiotic extraradical mycelium expansion, and sporulation under elevated metal concentrations suggest that AM fungi may be able to survive in heavy metal-contaminated environments by using a metal avoidance strategy.     

AM真菌在煤矿废弃物中生态适应性的初步研究

以粉煤灰、草炭、蛭石、河沙为培养基质,分别对4种不同AM真菌:Glomus mosseae,G.diaphanum,G.intraradices和G.versiforme的生态适应性进行研究。结果表明,菌根的侵染率、孢子密度和菌丝长度分别与菌根真菌种类、培养基质状况及寄主植物种类有关。4种基质的扩繁效果顺序为:河沙>粉煤灰>草炭>蛭石。G.mosseae和G.diaphanum在基质中的产孢量和菌丝长度优于G.intraradices和G.versiforme,可作为优势菌株。4种菌根真菌在粉煤灰中对寄主的侵染率均达到60%以上,粉煤灰作为菌根真菌培养基质具有更大潜力和实际应用价值。     

德国鸢尾对Cd胁迫的生理生态响应及积累特性

通过盆栽研究了Cd胁迫下德国鸢尾的生长状况、生态效应、生理特性及吸收和富集Cd的能力.结果表明:德国鸢尾对小于5 mg/kg的Cd有较强的耐性,适用于城区土壤修复;Cd浓度大于5 mg/kg时抑制德国鸢尾生长,降低了其生态效应.随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系活力、叶绿素含量和含水量逐渐降低,游离脯氨酸和可溶性糖含量先升高后降低,细胞膜透性逐渐升高.Cd在德国鸢尾体内分布为根系＞地上部分,随着Cd浓度的增大,德国鸢尾根系和地上部分Cd积累浓度逐渐升高、富集系数和转运系数逐渐降低;Cd浓度为20 mg/kg时德国鸢尾对Cd的积累量最大,为2.122 mg/plant.