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)能夠促進植物對礦質(zhì)元素吸收，提高植物抗逆抗病能力，對維持陸生生態(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象，建立AM-紫云英和AM-蜈蚣草共生體系，研究AMF對植物在受到As(Ⅲ)和As(Ⅴ)脅迫時抗砷能力以及對植物不同部位和細胞組分中砷的吸收、形態(tài)轉(zhuǎn)化和遷移中的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用水培實驗研究了不同價態(tài)砷脅迫下AMF對紫云英和蜈蚣草生物量和抗氧化酶活性影響。結(jié)果表明，本實驗條件下砷脅迫

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，但是對抗氧化酶的活性以及GSH和MDA含量沒有明顯影響，對砷脅迫下生物量的影響也不顯著。
　　2.收集測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酸種類和含量。實驗結(jié)果表明，紫云英的有機酸組成成分主要為草酸，其次為甲酸和蘋果酸，蜈蚣草則主要有草酸和乙酸，其次

4、為蘋果酸和琥珀酸;As脅迫下，紫云英草酸增加3倍，As(Ⅲ)脅迫增加蘋果酸和甲酸分泌而As(Ⅴ)脅迫減少蘋果酸分泌;As(Ⅴ)脅迫促進蜈蚣草草酸分泌，而無論As(Ⅲ)還是As(Ⅴ)脅迫都增加其余三種有機酸分泌;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體系對不同價態(tài)砷的吸收

5、和遷移的特點。研究結(jié)果表明，蜈蚣草對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As(Ⅴ)地上部的轉(zhuǎn)運。
　　4.比較研究了不同價態(tài)砷脅迫條件影響下，AMF-紫云英/蜈蚣草共生體系不同細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胞組分中砷的分布比例從高到低依次為細胞液、細胞壁和細胞器。具體地，在紫云英中，地上部主要表現(xiàn)為A

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

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