AMF減輕Cd脅迫對煙苗礦質(zhì)吸收、營養(yǎng)生長及生理代謝的危害.pdf

1、叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）能提高植物抗重金屬毒性。本研究目的是評價(jià)鎘（Cd）脅迫條件下AMF對煙草生長和抗Cd毒性的影響。煙草作為我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，具有十分重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)作用。但是土壤鎘通過各種途徑影響煙草的種子萌發(fā)、煙苗發(fā)育、表觀形態(tài)、光合作用、酶活性等。鎘污染是我國污染面積最大，污染最嚴(yán)重的一種典型重金屬污染形式。重金屬含量過高的煙草植株，不僅其生長發(fā)育和產(chǎn)量會(huì)受到較大影

2、響，煙葉的品質(zhì)也會(huì)明顯降低，隨著人們對“吸煙與健康”的日益關(guān)注，煙草安全性問題越來越受到大家的重視，其中煙草與重金屬關(guān)系的研究已成為國內(nèi)外煙草研究的熱點(diǎn)之一。煙草的有害重金屬成分主要有砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、汞（Hg）和鉛（Pb）。Cd很可能是當(dāng)前我國烤煙葉中主要的重金屬元素。Cd是煙葉中主要的重金屬元素。煙草對Cd富集能力較強(qiáng)，其次為Hg，對Pb、Cr、As的富集能力相對較弱。Cd脅迫不僅會(huì)造成糖、葉綠素和蛋白質(zhì)合成受阻，

3、還可引起光合強(qiáng)度和呼吸強(qiáng)度下降、碳水化合物代謝失調(diào)及其他一系列生理代謝紊亂，進(jìn)而阻礙植物根系生長，影響種子萌發(fā)、植物生長，最終導(dǎo)致生長量和產(chǎn)量的下降，甚至導(dǎo)致植物死亡。AMF在土壤中的活動(dòng)影響著煙草的根際環(huán)境，而根際環(huán)境又影響到根際微生物的種類與繁殖，進(jìn)而影響煙草對養(yǎng)分的吸收。在逆境條件下，叢枝菌根主要通過擴(kuò)大根系吸收范圍、活化土壤養(yǎng)分等方式，來改善植物的營養(yǎng)狀態(tài)，改良土壤結(jié)構(gòu)，從而提高植物的抗鹽性、耐酸性、耐寒性以及耐重金屬毒性等。很

4、多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，AMF能夠通過直接和間接作用影響植物對土壤中重金屬元素的吸收和積累，進(jìn)而影響重金屬污染對植物的毒害作用。
　　為進(jìn)一步探索AMF在鎘脅迫環(huán)境下對煙草的影響和抗鎘機(jī)理，試驗(yàn)設(shè)定3個(gè)因素：單接種AMF、雙接種AMF和模擬鎘脅迫。煙苗在穴盤漂浮育苗期間，基質(zhì)和水中不加Cd處理，室內(nèi)培養(yǎng)1個(gè)月，獲得無菌根健康煙苗。期間準(zhǔn)備Cd脅迫試驗(yàn)基質(zhì)。培養(yǎng)基質(zhì)準(zhǔn)備時(shí)，稱取不同質(zhì)量的Cr(NO3)2?4H2O，溶于蒸餾水中，倒入盛有滅菌

5、基質(zhì)的攪拌塑料箱中，從而最終獲得不同濃度的Cd處理土壤。每個(gè)試驗(yàn)缽中倒入2.5 kg處理土壤。待穴盤漂浮盆中煙草長出第五片葉子時(shí)，試驗(yàn)開始，將大小基本一致的非菌根煙苗移栽入試驗(yàn)缽中，1株/缽。AMF接種處理時(shí)，單接種處理中每株苗穴中加入100g菌劑進(jìn)行；然而雙接種處理時(shí)，每種菌劑各50g，合計(jì)添加100g菌劑進(jìn)行AMF接種處理；不接種AMF處理加100g滅菌后的菌劑。每個(gè)處理重復(fù)5次，煙苗移栽1株/缽。將各處理煙苗置于25℃-28℃的溫

6、室內(nèi)，白天控制光照7000lux，每隔15 d適量澆灌滅菌1/4 Hoagland營養(yǎng)液，培育120天，測定各項(xiàng)指標(biāo)。全文主要研究結(jié)果如下：
　?。?）重金屬Cd對煙苗生長和生理代謝表現(xiàn)出低促高抑的劑量效應(yīng)
　　與對照組（Cd濃度為0mg/kg）相比，在Cd濃度為5mg/kg時(shí)，接種和不接種煙苗的營養(yǎng)指標(biāo)、光合生理指標(biāo)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、葉片保護(hù)酶活性均顯著提高，說明低濃度（5mg/kg）鎘對植物生長有促進(jìn)作用，當(dāng)Cd濃度上

7、升到20mg/kg、40mg/kg時(shí)，煙苗的生長受到漸強(qiáng)的抑制，煙苗營養(yǎng)指標(biāo)、光合生理指標(biāo)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、葉片保護(hù)酶活性則顯著低于對照組?？梢?，Cd離子在低濃度條件下能夠促進(jìn)煙株的生長和抗性指標(biāo)的改善，在高濃度條件下是會(huì)顯著抑制煙株的生長和抗性指標(biāo)的提高，具有明顯的低促高抑劑量效應(yīng)。鎘主要積累于煙葉中，其次是根中，莖中含量最低。
　?。?）Cd脅迫條件下AMF與煙苗能夠形成菌根共生關(guān)系
　　侵染率是反映菌根形成和共生真菌

8、對植物親和力的指標(biāo)。Cd脅迫條件下，接種AMF對煙草根系能有效侵染，在試驗(yàn)設(shè)置的鎘濃度梯度范圍內(nèi)，鎘含量升高對侵染率有明顯的作用，在5mg/kg的Cd濃度處理中，不同AMF處理下的煙苗菌根侵染率均達(dá)到最高值。盡管隨著Cd濃度的增加（＞5mg/kg，＜40mg/kg），菌根侵染率開始下降，但是侵染率仍可高于10％。且雙接種AMF處理的耐Cd性大于單接種處理，在單接種中，摩西球囊霉與煙草的共生效果較優(yōu)。由此認(rèn)為，玫瑰紅巨孢球囊霉、摩西球囊霉

9、及根內(nèi)球囊霉真菌與煙苗能夠形成菌根共生關(guān)系，AMF可與煙草形成的共生體系。
　?。?）AMF能夠減輕Cd脅迫對煙苗的危害
　　在0-40mg/kg Cd濃度范圍內(nèi)，相同Cd濃度處理時(shí)，接種玫瑰紅巨孢球囊霉、摩西球囊霉及根內(nèi)球囊霉處理煙苗的營養(yǎng)生長指標(biāo)、光合生理指標(biāo)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及葉片保護(hù)酶活性均高于不接種的煙苗，同一菌種不同鎘濃度處理下，當(dāng)Cd濃度為5 mg/kg時(shí)，這種抗脅迫能力表現(xiàn)得最為突出，顯著增強(qiáng)煙草在Cd脅迫下

10、的抗逆能力和代謝水平。因此，AMF是煙草應(yīng)對Cd脅迫的一類共生有益菌，接種AMF可以減輕鎘脅迫對煙苗的危害。
　　（4）AMF雙接種對煙草抗鎘效應(yīng)大于單接種。
　　叢枝菌根真菌是煙草Cd水平控制的共生有益菌，自然界有多種AMF相互作用影響植物生長。本試驗(yàn)得出單接種玫瑰紅巨孢球囊霉、根內(nèi)球囊霉、摩西球囊霉以及根內(nèi)球囊霉和摩西球囊霉混合雙接種的處理都可以與煙株形成良好的菌根共生關(guān)系，可以顯著促進(jìn)煙苗營養(yǎng)生長、光合生理指標(biāo)、滲透調(diào)