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近年来,人类活动导致大量重金属释放到土壤中造成了严重的土壤重金属污染,土壤重金属污染会危害自然界生态平衡及人类健康。如何治理重金属污染土壤,已成为当今国际上的研究热点。植物提取,是一种通过连续种植和收获被选择用于吸收土壤中重金属的植物来降低土壤中重金属含量的修复技术,是当前最重要的土壤修复技术。为了提高植物修复效率,一方面要寻找方法促进植物生长,另一方面也要采取措施促进土壤中难吸收态重金属的活化。 丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)不仅可以通过改善植物的矿质营养促进植物生长,而且还能增强逆境条件下宿主植物的耐性,缓解重金属对植物造成的毒害;另外,AMF能影响植物根际土壤中重金属的生物有效性,从而对重金属污染土壤的植物修复起到积极效用。丛枝菌根真菌强化重金属污染土壤的植物修复已成为当今研究热点。 大多超富集植物都不属于菌根植物,在有关AMF影响植物修复的研究中,涉及超富集植物的报道并不多。龙葵作为Cd超富集植物,目前已有研究发现部分AMF能促进其对土壤中Zn的吸收的积累。然而,鲜有关于AMF强化Cd超积累植物龙葵修复Cd污染土壤的报道。 本实验在人工控制条件下,以丛枝菌根真菌Glomus versiforme(Gv)为供试菌株,以超富集植物龙葵为供试植物,在不同浓度(0、25、50和100mg Cd kg-1)Cd的土壤中,通过盆栽实验探究Gv对龙葵生长、抗氧化系统及其吸收土壤镉的影响,为镉污染土壤的修复提供理论和应用基础。 主要结果如下: Gv在未添加Cd处理组对龙葵的浸染率为71%,表明其对龙葵具有很好的浸染力,在添加25mg Cd kg-1和50mg Cd kg-1浸染率相对对照组有显著增加(分别增加了11%和10%),在较高浓度的100mg Cd kg-1处理也高达70%,这表明该菌种对土壤中Cd污染有良好的耐受性。 在0、25、50和100mg Cd kg-1土壤中,与未接种对照组相比,接种Gv的土壤酸性磷酸酶活性、植物体含磷量均显著提高(p<0.05),土壤酸性磷酸酶活性分别提高了32%、39%、41%和61%,地上部分含磷量相分别增加了28%、29%、21%和33%,地下部分含磷量分别增加了52%、32%、21%和43%。 Gv提高了龙葵叶片POD、SOD和CAT活性,降低了MDA含量,从而提高了龙葵对镉胁迫的耐受性。在25、50和100mg Cd kg-1三个处理组,接种Gv使得龙葵的POD和SOD活性显著增强(p<0.05),分别高达273%、265%、112%和10%、17%、26%。在0、25,50和-100mg Cd kg-1四个处理组,接种Gv显著提高(p<0.05)CAT活性,分别提高了27%、40%、22%和12%。而接种Gv显著降低了MDA含量(p<0.05),分别降低了24%、26%、37%和82%。 在0、25,50和100mg Cd kg-1四个处理组,Gv的定殖显著增加了龙葵生物量(p<0.05),接种组地上部分生物量分别比未接种组增加了94%、33%、47%和324%,地下部分生物量分别相对对照组增加了147%、62%、46%和1106%。此外,Gv定殖使得土壤中有效态Cd浓度在25和50mg Cd kg-1处理组分别显著增加(p<0.05)39%和26%,植物体的Cd浓度得以显著提高(p<0.05),地上和地下部分分别增加25%、74%和112%、61%;而在100mg Cd kg-1土壤中,土壤的有效态Cd浓度在接种与未接种处理之间没有显著差异,接种处理组植物体地上和地下部分Cd浓度相对未接种对照组分别降低了29%和53%(p<0.05)。但因为接种处理组生物量远远大于未接种处理,最终植物体Cd总吸收量在各浓度Cd处理都得到显著提高(p<0.05),在Cd25、Cd50和Cd100处理下,地上部分Cd吸收总量分别增加了131%、231%和179%,根部分别增加了224%、136%和406%。 总的来说,在0、25、50和100mg Cd kg-1土壤条件下,Gv能够有效侵染龙葵,促进龙葵生长,增强龙葵对镉的吸收,最终提高了对受污染土壤中Cd的植物提取效率。Cd超富集植物龙葵和Gv共生体组合在Cd污染土壤的植物修复中具有潜在应用价值。