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在土壤重金属污染中,尤其镉,因其污染史长、污染面积广且毒性高,一直是环境学领域研究的重点和热点。外生菌根真菌-植物共生体系在森林生态系统中广泛存在,外生菌根的形成对木本植物生长及抵抗逆境环境有很大益处,因此,开发菌种资源、开展外生菌根真菌及菌根化植物对重金属的耐性机理研究,对植物修复技术的开发具有重要意义。本研究选取褐环乳牛肝菌(Suillus luteus)、乳牛肝菌(Suillus bovinus)、彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius)、土生空团菌(Cenococcum geophilum)四株外生菌根真菌,比较了在纯培养条件下菌株对不同Cd浓度胁迫的耐性和富集能力,并进一步研究彩色豆马勃与褐环乳牛肝菌在细胞形态、胞外分泌物、抗氧化系统方面的耐性机理;在此基础上,探讨了接种褐环乳牛肝菌对Cd胁迫下麻栎(Quercus acutissima Carruth.)幼苗生长、光合作用、抗氧化系统、元素吸收和转运的影响。本研究结果为阐明外生菌根真菌自身及其增强共生植物Cd耐性的机理,利用外生菌根对重金属污染土壤的植物修复和生态重建提供科学依据。主要研究结果如下:1、从菌落直径角度看,土生空团菌与乳牛肝菌的菌落直径在较低Cd浓度(0.01、0.1、1 mg L-1)处理下无明显变化,而彩色豆马勃和褐环乳牛肝菌的菌落直径对Cd胁迫表现出剂量响应模式,但从菌丝干重角度来看,彩色豆马勃和褐环乳牛肝菌则优于土生空团菌与乳牛肝菌。土生空团菌和乳牛肝菌对Cd的耐受性强于彩色豆马勃和褐环乳牛肝菌,但Cd富集能力相反。2、TEM结果显示,重金属Cd胁迫主要破坏外生菌根真菌细胞的膜系统,使彩色豆马勃细胞发生严重变形,而褐环乳牛肝菌细胞会通过细胞壁增厚来抵御重金属的胁迫,表明褐环乳牛肝菌比彩色豆马勃抗Cd能力强。3、随Cd胁迫浓度增加,彩色豆马勃分泌的有机酸总量呈显著上升趋势,褐环乳牛肝菌则是先下降后升高,琥珀酸为两菌株主要分泌的有机酸。彩色豆马勃与褐环乳牛肝菌都可以分泌异羟肟酸型铁载体,且在Cd胁迫下均有明显减少。4、对于彩色豆马勃,低浓度Cd(0.1、1 mg L-1)使其超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增强,过氧化氢酶(CAT)活性显著减弱,高浓度Cd(10 mg L-1)使两种酶活性都有显著的增强;对于褐环乳牛肝菌,低浓度Cd使其SOD活性显著增强,高浓度Cd则显著抑制其活性,而CAT活性没有受Cd胁迫的影响。随Cd胁迫浓度增加,两菌株体内丙二醛(MDA)含量显著增加,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(ASA)含量变化模式较为一致且均有明显的增加趋势,而谷胱甘肽还原酶(GR)活性与还原型谷胱甘肽(GSH)含量呈现明显相反的变化趋势。5、接种褐环乳牛肝菌显著促进了麻栎幼苗叶和根的生长。随Cd浓度增加,非菌根化的麻栎幼苗净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均逐渐升高,而接种处理明显减弱了各光合参数的升高趋势。6、与非菌根幼苗相比,褐环乳牛肝菌接种对麻栎幼苗叶片和根系在不同浓度Cd胁迫时所增强的抗氧化防御是不同的,其中GSH在菌根化麻栎幼苗抗氧化过程中发挥重要作用。7、菌根化主要增强麻栎幼苗对Ca和Mg的吸收,促进K、Mg、Zn、Cu和P元素向地上部转运;Ca、Mg、Cu元素的吸收和转运在菌根化麻栎幼苗应对Cd胁迫中起到关键作用;接种处理可以促进麻栎幼苗对低量Cd的吸收,而缓解高浓度Cd胁迫对植株地上部的损伤。