叢枝菌根共生體系中砷的吸收和形態(tài)轉(zhuǎn)化及與宿主抗砷毒的關(guān)系.pdf

1、叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）與植物形成的的菌根共生體(arbuscular mycorrhiza,AM)能夠促進(jìn)植物對(duì)礦質(zhì)元素吸收，提高植物抗逆抗病能力，對(duì)維持陸生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和多樣性有著重要的作用。砷是重要的污染元素，但目前對(duì)叢枝菌根共生體系中砷的遷移轉(zhuǎn)化尚缺乏系統(tǒng)的了解，對(duì)其與宿主抗砷毒的關(guān)系也不清楚。
　　本研究選擇摩西球囊霉（Glomusmosseae）及非耐砷植物植物

2、紫云英(AstragalussinicusLinn)和砷超積累植物蜈蚣草（PterisvittataL.）兩種典型菌根植物為研究對(duì)象，建立AM-紫云英和AM-蜈蚣草共生體系，研究AMF對(duì)植物在受到As(Ⅲ)和As(Ⅴ)脅迫時(shí)抗砷能力以及對(duì)植物不同部位和細(xì)胞組分中砷的吸收、形態(tài)轉(zhuǎn)化和遷移中的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用水培實(shí)驗(yàn)研究了不同價(jià)態(tài)砷脅迫下AMF對(duì)紫云英和蜈蚣草生物量和抗氧化酶活性影響。結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)條件下砷脅迫

3、降低紫云英和蜈蚣草的生物量，但提高紫云英和蜈蚣草抗氧化系統(tǒng)SOD、CAT和POD酶的活性以及GSH和MDA含量。接種菌根提高紫云英和蜈蚣草生物量，但是對(duì)抗氧化酶的活性以及GSH和MDA含量沒(méi)有明顯影響，對(duì)砷脅迫下生物量的影響也不顯著。
　　2.收集測(cè)定了水培條件下紫云英/蜈蚣草及其AM共生體系在砷脅迫下根系分泌物中的有機(jī)酸種類(lèi)和含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，紫云英的有機(jī)酸組成成分主要為草酸，其次為甲酸和蘋(píng)果酸，蜈蚣草則主要有草酸和乙酸，其次

4、為蘋(píng)果酸和琥珀酸;As脅迫下，紫云英草酸增加3倍，As(Ⅲ)脅迫增加蘋(píng)果酸和甲酸分泌而As(Ⅴ)脅迫減少蘋(píng)果酸分泌;As(Ⅴ)脅迫促進(jìn)蜈蚣草草酸分泌，而無(wú)論As(Ⅲ)還是As(Ⅴ)脅迫都增加其余三種有機(jī)酸分泌;紫云英接種菌根使得As(Ⅲ)處理下草酸分泌更多，而蜈蚣草接種菌根減少As(Ⅴ)脅迫下草酸、蘋(píng)果酸和乙酸分泌，在As(Ⅲ)作用下是乙酸和琥珀酸減少。
　　3.在水培條件下，研究比較了紫云英和蜈蚣草及其AM體系對(duì)不同價(jià)態(tài)砷的吸收

5、和遷移的特點(diǎn)。研究結(jié)果表明，蜈蚣草對(duì)As(Ⅲ)吸收和轉(zhuǎn)移效率比As(Ⅴ)高，As(Ⅲ)為As在蜈蚣草中的主要貯存形態(tài);接種菌根提高蜈蚣草向地上部分轉(zhuǎn)移砷的效率，但減少了紫云英對(duì)As(Ⅴ)地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。
　　4.比較研究了不同價(jià)態(tài)砷脅迫條件影響下，AMF-紫云英/蜈蚣草共生體系不同細(xì)胞成分中砷濃度和形態(tài)的分布。結(jié)果表明，蜈蚣草和紫云英亞細(xì)胞組分中砷的分布比例從高到低依次為細(xì)胞液、細(xì)胞壁和細(xì)胞器。具體地，在紫云英中，地上部主要表現(xiàn)為A

6、s(Ⅲ)脅迫下細(xì)胞壁和As(Ⅴ)脅迫下細(xì)胞器占有比例增加;地下部則是As(Ⅲ)脅迫下細(xì)胞器砷比例增加和As(Ⅴ)脅迫下細(xì)胞壁中砷降低、細(xì)胞液中增加。在蜈蚣草中砷的分布變化主要在細(xì)胞壁和細(xì)胞器，羽葉中細(xì)胞壁對(duì)砷的占有大幅增加，但其細(xì)胞器在As(Ⅲ)和As(Ⅴ)脅迫下分別下降和上升;砷脅迫下假莖細(xì)胞壁中砷的比例增加但細(xì)胞器中是減少的;在根系中細(xì)胞壁變化不顯著，細(xì)胞器則在As(Ⅲ)和As(Ⅴ)脅迫下分別降低和升高。菌根對(duì)紫云英亞細(xì)胞組分中砷的

7、分布比例沒(méi)有顯著影響，但減少了蜈蚣草根系細(xì)胞壁和細(xì)胞器中砷的相對(duì)含量。
　　其次，紫云英地上部細(xì)胞壁中As(Ⅲ)增加，同時(shí)As(Ⅴ)暴露下的地下部各亞細(xì)胞組分中As(Ⅲ)也是減少的。蜈蚣草亞細(xì)胞組分中砷形態(tài)分布比例變化最大的是羽葉。羽葉細(xì)胞液和細(xì)胞器中的As(Ⅲ)逐步減少，同時(shí)減少的還有As(Ⅲ)處理下的羽葉細(xì)胞壁;As(Ⅲ)脅迫下假莖的細(xì)胞壁和細(xì)胞器的As(Ⅲ)也有所減少;其根系細(xì)胞器的As(Ⅲ)也明顯降低，而As(Ⅴ)脅迫下根