全 文 ：农业环境科学学报 !#$!%&!’#!$%&&’
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接种 ()真菌对 *+污染土壤中紫云英
吸收 , - .的影响
陈秀华/ 赵 斌
4华中农业大学农业微生物国家重点实验室5 湖北 武汉 #012326
摘 要7 以盆栽试验法分析了在土壤 *+ 水平为 284285286118651 78998:6的条件下5 接种 !#$%& ’()*+*,-./0&5 接种
1#$%& $#&&0,0 及混合接种 !#$%& .()*,*,-./0&8;<=7+> 7=>>?@? 对宿主植物紫云英吸收 ,8-8. 的影响: 结果表明;与不
接种相比;接种 () 真菌显著提高了宿主植物对 ,8-8. 的吸收;土壤中 *+ 浓度越高;接种处理对紫云英吸收 ,8-8. 的
效果越显著: 在 *+ 污染土壤中接种 () 真菌增加宿主植物对 ,8-8. 等营养元素的吸收有可能是宿主植物对 *+ 污染
抗性提高的原因之一:
关键词7()真菌< 紫云英< *+< ,< -< .
中图分类号7A’34BA636C5 文献标识码7( 文章编号7)*+!,!%-.!#’!,2&!$%2&
收稿日期7!5,6,46
基金项目7欧盟项目 D,*E%FGH -I=J?KL D*(&:011’& 和国家自然科学
基金40143115’6
作者简介7陈秀华4’M31=6;女;讲师;在读博士;主要从事有关菌根生
态学8菌根生理学及环境微生物方面的研究:
G:7@N
金属污染越来越严重:由于重金属在环境中只存在价
态的转化; 不能被微生物降解而从环境中彻底消除;
当其在土壤中积累到一定程度时就会对土壤,植物系
统产生毒害和破坏作用;包括退化土壤肥力8降低作
物产量与品质8恶化水环境等;而且重金属还能通过
食物链危及人类的生命和健康:目前世界上受金属污
染的土壤在不断增加;这已成为深受全球关注的环境
问题:因此;土壤系统中的金属Z尤其是重金属[污染与
治理一直是国际上的难点与热点研究课题:
*+ 是重金属中的一种; 也是植物生长发育所必
需的微量元素之一;对植物正常的生理代谢及生长发
育起着很重要作用:同其他重金属一样;过量的 *+可
对植物造成毒害;主要是破坏细胞膜8叶绿体8线粒体
和细胞核等的超微结构;使植物酶系统及光合作用等
生理过程受阻;影响光合作用的进行和营养元素的吸
收\’];抑制植物生长;甚至导致植物死亡:因此;改良并
!#$% & ’()*+,*-.( /0,&((123.- 4*562 &5 78%9:; & <= > .5? @ A0 !#$%&%’( )*)+( BC 25
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第 ! 卷第 !期 农 业 环 境 科 学 学 报
修复金属污染土壤!已成为当今我国农业可持续发展
和环境质量改善中多学科共同感兴趣的课题
丛枝菌根真菌 #!#$%&$’( )*&+,-.(’ /$01-
#$%$是菌根真菌的重要组成部分!它能与大部分陆
生植物形成共生体系% 在这一共生体系中!植物为菌
根真菌提供碳水化合物!而菌根真菌通过其庞大的菌
丝网络提高植物对土壤中矿质养分的吸收&’( 很多研
究表明在重金属污染的土壤中接种 #$ 真菌对宿主
植物是有益的 &!)*(!但有关研究分歧较大&+( 对于接种
菌根提高重金属抗性的机理还待进一步研究本试验
就是在人为 ,- 污染土壤中种植紫云英!通过测定接
种和未接种 #$ 真菌对紫云英 .&/&0 吸收量的影
响! 探讨在重金属污染情况下菌根真菌#植物共生系
统对植物吸收营养元素的影响!进而考查菌根真菌在
提高宿主植物对重金属抗性方面的机理
1 试验方法
121 供试材料
供试植物’紫云英(!%2(1(’$% %-0-&$% 32$!来自华
中农业大学! 紫云英种子经 45.6,78 溶液表面消毒
9 :;<后!用蒸馏水反复清洗!置于培养箱中催芽%
供试菌株 ’3’+)$% -02((4-&5% =>?@<>A B =:;C?
和 3’+)$% )+%%5(5 D@EF@:6<< G HE6II@ 组成(法国农
科 院 J.K#!J
NEM
云英盆栽土!含有感染的根段&#$ 真菌孢子&根外菌
丝和根际土壤的混合物%
供试土壤’采自华中农业大学附近农田!自然风
干后过 4 :: 筛!与河沙 1$1P6Q6R混合均匀!S4S%蒸
汽压灭菌 S ?!连续灭菌 !次%土壤的 IT值 *UV(S$4U9
水浸$!有机质含量 S! N)ANW1!速效 . X1V :N*ANW1!速
效 / 9U+9 :N*ANW1!速效 0 *+U11 :N*ANW1!土壤有效 ,-
VU*+ :N*ANW1!土壤全 ,- *YU41 :N*ANW1%
供试金属元素’重金属元素铜(,-=8X*9T48$!分
析纯化学试剂%
1U4 试验设计
重金属 ,- 设 9 个浓度水平! 分别为 V&4V&9V&
1VV&19V :N*ANW1! 以 ,-=8X*9T48溶液的形式在盆栽
前两周拌入土中 % 接种处理分接种 3’+)$% -0!
2((4-&5%(37-$&接种 3’+)$% )+%%5(5(37)$&混合接种
3’+)$% -02((4-&5L 和 3’+)$% )+%%5(5(37;Z37)$及不
接种对照(.$$X 种!每个处理重复 ! 次!共 9&X&! 个
处理%
盆栽钵为白色塑料钵!每钵装灭菌土 *VV N!接种
量为 *[(8\8$!接种方法为层施!未接种处理组加
入等量的灭菌接种剂% 每钵播种已催芽的紫云英 X
株!根据土壤含水量浇灌蒸馏水!以保持土壤水分为
最大田间持水量的 *V’! 定期浇灌含 / 量为 1Q1V 的
TMN76
每日光照 1X?!第 + 周收获!植物体烘干磨细过筛供
.&/&0含量分析%
1U! 植物体氮&磷&钾含量分析
植物全 . 采用 T4=8XWT484消煮#奈氏试剂比色
法! 植物全 / 采用 T4=8XWT484消煮#钼锑抗比色法!
植物全 0采用 T4=8XWT484消煮#火焰光度计法&](%
1UX统计分析
所有试验数据均通过 =#= 软件进行差异性分
析%
4 结果与分析
4U1 接种 #$真菌对紫云英吸收 .的影响
从表 1 可以看出!接种 #$ 真菌显著增加了紫云
英对 . 的吸收! 紫云英地上和地下部分 . 的吸收量
显著提高%由于接种处理显著提高了紫云英的生物量
(另有报道$! 接种处理并没有显著增加植物体内 .
浓度!但接种 #$ 真菌显著提高了紫云英地上&地下
部分 . 吸收量!在 V&4V&9V&1VV&19V :N*ANW1土壤 ,-
水平!混合接种 37-(37)的紫云英地上部分 . 吸收量
分别是对照的地上部分 . 吸收量的 1UY1&1U!Y&1U*+&
4U49&9UXX 倍!地下部分 . 吸收量分别是对照的 . 吸
收量的 1U*1&1U*+&1U9!&1U]+&XU91 倍!单接种 37- 和单
接种 37) 也显著增加了紫云英对 . 的吸收% 从地下
部分与地上部分 . 浓度的比值来看接种 #$ 真菌促
进了 . 从地下部分向地上部分的转移!说明接种 #$
真菌能增加植物对养分元素的吸收!促进 . 的转移!
改善植物营养&4(%
不同土壤 ,- 水平对紫云英地上部分 . 浓度有
一定的影响! 土壤 ,- 浓度!9V :N*ANW1时! 随着施
,- 量的增加!紫云英地上部分 . 浓度增加!土壤 ,-
浓度 ^9V :N*ANW1时!随着施 ,- 量的增加!紫云英地
上&地下部分 . 浓度和 . 吸收量降低!说明土壤低浓
度 ,- 处理促进了紫云英对 . 的吸收! 当土壤中 ,-
浓度大于 9V :N*ANW1阻碍了植物对 .的吸收!这主要
与紫云英在 ,- 污染土壤中根细胞结构遭到破坏有
关% 本研究中高浓度 ,- 污染紫云英根系呈黑褐色!
X!Y
!#年 ! 月陈秀华等!接种 # 真菌对 $% 污染土壤中紫云英吸收 & ’ ( 的影响
注!表中数据代表同种处理 ! 个重复的平均值显著性分析采用 #$%&$’()*#+,-.+/)0&$1/)2/(,同一列中的不同字母表示差异达到 34显著
水平#
表 ) 接种 # 真菌对紫云英 &$’$(%*+&+,)’和 &$’$( 吸收量-*+&株,).的影响
/0123 ) 455367 85 9:86%20798:; 8: 7<3 68:73:7 85 :97=8+3:><8;><073 0:? >870;;9%* 9: !#$%&%’( )*)+(
%:?3= @0=98%; 68:63:7=0798:; 85 68>>3= 0??3?
无须根根表皮破损# 研究表明 ABC紫云英吸收过量的
$% 使根细胞受损细胞壁变黑增厚细胞膜变形细
胞质收缩以至发生质壁分离根系无法为植株输送
养分和水分#
DED 接种 # 真菌对紫云英吸收 ’ 的影响
在土壤 $% 浓度 F GH *+&I+,)时接种 ,9 提高了
紫云英地上$地下部分 ’ 浓度在其他土壤 $% 浓度
及其他接种条件下 接种并没有显著提高紫云英地
上$地下部分 ’ 浓度这可能是由于生物稀释效应使
接种植物体内 ’ 得到了稀释但混合接种 ,-.!,-/ 和
单接种 ,-. 显著提高了紫云英对 ’ 的吸收量# 在 H$
DH$GH$)HH$)GH *+&I+,) 土壤 $% 水平混合接种 ,-.0
,-/ 处理的紫云英地上部分 ’ 吸收量分别为未接种
紫云英地上部分 ’ 吸收量的 )EBJ$)E!K$)EKJ$DEJJ$
GE)K 倍 地下部分 ’ 吸收量分别为未接种紫云英的
)ELL$)E!K$)EJK$DEHJ$JEK! 倍接种 ,-. 也显著提高了
’ 吸收量 接种 ,-/ 对紫云英 ’ 吸收量的影响不明
显# 土壤 $%水平对紫云英体内 ’浓度和 ’ 吸收量也
有显著影响在土壤 $% 浓度 MGH *+&I+,)时随着施
$%量的增加紫云英地上$地下部分 ’ 浓度和 ’ 吸收
量降低%见表 )’可见 GH *+&I+,) 土壤 $% 水平是紫
云英吸收营养元素进行正常生理代谢的临界值高于
这个浓度土壤中的 $% 抑制植物对营养元素的吸收
表现出对植物的毒害效应#
DEN 接种 # 真菌对紫云英吸收钾的影响
接种 # 真菌可以增加紫云英对 ( 的吸收土
壤中 $% 浓度越高接种处理对紫云英吸收 ( 的效果
越显著%见表 )’#接种 ,-.的紫云英地上$地下部分 (
含量显著高于其他处理 在 HO)GH *+&I+,)处理下接
种 ,-. 紫云英地上部分 ( 浓度与未接种紫云英地上
部分 ( 浓度的比值分别为 )EJB$)ELK$)ELB$DED)$
NENK 钾吸收量的比值分别为 NEHJ$NE))$NEGB$GE)B$
D)EDB# 地下部分 ( 浓度的比值分别为 )ELL$NEN!$
BE!B$)KE!L$LLG( 吸收量的比值分别为 GEJH$!END$
)NEBH$NNEND$N !JJEJ!# 混合接种 ,-.0,-/ 和接种 ,-/
也显著提高了 (的吸收量且混合接种 ,-.!,-/ 显著
提高了 (从地下部分向地上部分的转移#
土壤中 $% 水平对紫云英吸收 ( 有显著影响随
着土壤 $% 水平增加紫云英地上$地下部分 ( 浓度
下降各种浓度土壤 $% 处理对植物吸收 ( 均表现出
抑制效应# 可见抑制植物吸收 ( 的土壤 $%浓度临界
值小于 DH *+&I+,) 低于抑制 &$’ 吸收的土壤 $% 浓
JJH
第 ! 卷第 !期 农 业 环 境 科 学 学 报
度临界值! 在 #污染土壤中接种 $%真菌可改善紫
云英对 &的吸收 特别是在高浓度土壤 # 处理下
未接种 ’% 真菌的紫云英对 & 的吸收受到严重抑
制但接种苗地上#地下部分仍含有相当高的 &接种
’% 真菌通过增加宿主对营养元素的吸收提高在重
金属污染土壤中的生存能力!
! 讨论
在一定的土壤养分含量范围内菌根真菌促进了
宿主植物对土壤养分的吸收促进宿主植物的生长在
许多植物上得到证实 涉及的元素包括 (###)*#+#
,#-等矿质养分./0! 菌根真菌对植物根系的侵染是改
善宿主植物矿质营养的先决条件由于菌根真菌和根
系的生长介质是土壤因此土壤中的许多因素影响着
菌根真菌对宿主植物的侵染其中土壤中重金属污染
是影响菌根真菌的存活及侵染的因素之一!
本研究表明在 #污染土壤中接种 ’%真菌显著
增加了宿主植物对 -#(#&的吸收随着土壤 # 水平
升高紫云英对 -#(#& 的吸收受到明显抑制 但接种
植物对 -#(#& 的吸收显著高于未接种处理 且不同
接种剂之间存在着差异! 从统计结果可以看出接种
!# 及混合接种 !#$!1 对增加紫云英 -#(#& 的吸
收量的影响大于接种 !% 的影响 说明不同菌根真
菌对宿主植物的选择性不同在重金属污染土壤中不
同的菌根真菌的存活性及对宿主植物的侵染率不同
因而对宿主植物的影响程度也不同!
在重金属污染的土壤中菌根真菌与宿主植物形
成共生关系后即使在根系受到伤害的情况下菌丝
仍能主动吸收矿质营养保持植物的生长! 因此筛选
耐重金属污染的菌根真菌作为接种剂使之在重金属
污染土壤中与宿主植物形成共生关系增加宿主植物
吸收营养元素是对重金属污染土壤进行生物修复的
一个方面! 本研究中接种 ’% 真菌增加宿主植物对
-#(#& 等营养元素的吸收是提高宿主植物对 # 污
染抗性的原因之一!
参考文献$
.20 倪才英陈英旭骆永明等3紫云英4&’()*+*,-’ ’#.#-/-’ 536对重金属
胁迫的响应.703 中国环境科学8/99!/!:;<$;9!=>9?3
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组织和细胞结构变化.703 环境科学8/99^8/b:^<$22a=2/23
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