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AM真菌能够增强植物对Cr胁迫的耐性

已有 780 次阅读 2019-9-16 15:37 |个人分类:SEL进展|系统分类:论文交流


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丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal (AM) fungi)是一类广泛存在于陆地生态系统中的土壤真菌,可以和80%以上陆生植物建立共生关系。AM真菌一方面可以帮助植物获取矿质养分(如磷、氮等),另一方面从宿主植物获取碳水化合物维持自身生长。与此同时,AM真菌能够帮助植物适应各种逆境胁迫如养分贫瘠、干旱、盐胁迫、病虫害及环境污染(包括重金属及有机污染物等)等。以往有很多研究关注AM真菌对植物适应Cd、Zn、As等重金属胁迫的积极作用及其机理,而鲜有报道关注AM真菌对植物适应Cr污染的作用。中国科学院生态环境研究中心陈保冬研究员课题组经过一系列研究,证实了AM真菌能够增强植物对Cr胁迫的耐性,并深入探究了其作用机理。本综述结合研究组近年研究结果,同时综合国际同行相关研究报道,对AM真菌对植物耐铬性的影响及其作用机理进行梳理总结,并对未来研究方向及AM真菌在Cr污染土壤生物修复中的应用加以展望。

文章首先总结了AM真菌在Cr污染土壤中的定殖状况,AM真菌在植物吸收累积及转运铬中的调控作用及其影响因素,进而从直接和间接作用两方面阐述了AM真菌缓解植物铬毒害的机理。一方面,AM真菌能够直接影响Cr在土壤-植物系统中的迁移转化,并将Cr以难溶态的形式固持在菌根际、根外菌丝以及根内真菌结构(如丛枝、泡囊、根内菌丝等),从而阻止Cr进入植物细胞,减轻其对植物的生理毒害。另一方面,AM真菌通过促进植物对矿质养分(如P、S)的吸收,增加植物生物量,从而稀释植物体内的Cr(“生长稀释”效应),降低铬毒害,或调控植物生理代谢过程(如植物硫代谢),增强植物耐受铬胁迫的能力。文章最后指出,未来研究需要更多关注Cr在AM真菌-植物根系细胞界面的转运转化过程及分子调控机理,同时应开展大田实验,验证AM真菌在土壤Cr污染生态修复中的作用,研发相关应用技术并进行推广                                  

丛枝菌根共生体系增强植物铬耐性机理示意图。图中数字标示了菌根真菌调控铬在土壤-植物体系中的迁移转化的一些关键过程:①菌根分泌物(如球囊霉素,或小分子有机酸)与铬结合,或者菌根影响根际环境理化性质而改变铬的化学形态和生物有效性;②根外和根内真菌结构(根外菌丝、根内丛枝、泡囊等)通过磷酸盐、含氮基团及羧基配体结合和固持铬;③菌根通过强化铬的根际固持而减少铬自根系向地上部的运输分配;④菌根促进植物对矿质养分(如磷、氮和硫)的吸收,促进植物生长,对体内的铬起到稀释解毒的作用;⑤菌根共生体系调节植物体内生理和分子过程(如抗氧化系统、逆境信号转导等)减轻铬的生理毒害。


原文链接 http://journal.hep.com.cn/sel/EN/10.1007/s42832-019-0015-9



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