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植物修复技术在土壤重金属污染修复方面具有广泛的应用前景,运用丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)强化植物修复效率已成为新的研究热点。探究AMF提高植物重金属积累和重金属耐性的机制,对提高重金属污染土壤的植物修复效率具有重要的理论与实践意义。 本研究在人工控制条件下,运用盆栽实验探究了在不同镉浓度(0、5、10、20和40mg kg-1)下,接种AMF地表球囊霉Glomus versiforme(Gv)对镉超累积植物少花龙葵(Solanum photeinocarpum)生长、镉吸收、抗氧化系统及植物螯合素合成的影响。主要结果如下: 在Cd0、Cd5、Cd10、Cd20和Cd40处理条件下,Gv对少花龙葵具有很好的侵染效果,Gv侵染率分别为89.3%、88.1%、93.7%、92.2%和76.6%。在Cd40处理组Gv侵染率显著下降(p<0.05),说明高浓度Cd对菌根共生体产生了毒害作用。 在Cd0、Cd5、Cd10、Cd20和Cd40处理条件下,接种Gv均增加了少花龙葵叶片CAT、APX和POD活性。接种Gv后植物叶片CAT活性增加幅度分别为69%、43%、52%、166%和14%,APX活性增加幅度分别为12%、62%、56%、79%和3%,POD活性增加幅度分别为8%、171%、266%、113%和21%。其中CAT活性除在Cd40条件下外均具有显著性差异(p<0.05),APX和POD活性则均在Cd5、Cd10和Cd20处理条件下差异显著(p<0.05)。然而,接种Gv对SOD活性、AsA和GSH含量没有明显的影响(P>0.05)。另外,在所有土壤Cd浓度处理条件下接种Gv后少花龙葵MDA浓度均显著下降(P<0.05),说明接种Gv能够明显降低少花龙葵体内氧化损伤程度。 在Cd0、Cd5、Cd10、Cd20和Cd40处理条件下,接种Gv均增加了少花龙葵叶片PCs含量,增加幅度分别为为6%、50%、86%、100%和90%,除在Cd0条件下外均具有显著性差异(p<0.05)。结果表明在Cd污染条件下Gv与少花龙葵形成菌根共生体能显著增强植物合成PCs的能力,提高了少花龙葵对土壤Cd污染的适应性和耐受能力。 在Cd0、Cd5、Cd10、Cd20和Cd40处理条件下,相对于未接种对照组,接种Gv的少花龙葵地上及地下部分含磷量均显著增加(p<0.05),地上磷含量增加幅度分别为70%、55%、96%、38%和122%,地下磷含量增加幅度分别为40%、42%、16%、33%和19%。结果表明接种Gv增加了少花龙葵植物对磷的吸收并促进了磷向地上部分的转移。 在Cd0、Cd5、Cd10、Cd20和Cd40处理条件下,与未接种对照组相比,接种Gv均增加了少花龙葵地上部分和地下部分生物量,除Cd40处理组植物地下部分生物量外,均有显著性差异(p<0.05)。接种Gv后植物地上生物量增加幅度分别为150%、101%、155%、142%和57%,地下生物量增加幅度分别为105%、93%、30%、52%和18%。另外,土壤镉处理对植物生长未观察到抑制作用,相反,随土壤Cd浓度的增加植物生物量有增加的趋势。 在Cd5、Cd10、Cd20和Cd40处理条件下,接种Gv后少花龙葵地上部分Cd浓度都有所下降,并且在Cd20和Cd40的处理条件下有显著性差异(p<0.05)。接种Gv的少花龙葵植物地上部分Cd浓度下降的幅度分别为7.7%、8.2%、31%和11%。相反,接种Gv的少花龙葵地下部分Cd浓度都显著升高(p<0.05),增加幅度分别为151%、112%、14%和12%。在土壤镉浓度为Cd5、Cd10、Cd20和Cd40条件下,接种Gv的少花龙葵地上及地下镉的总吸收量都显著增加(p<0.05),地上部分镉总吸收量增加幅度分别为85%、115%、92%和15%,地下镉总吸收量增加幅度分别为386%、223%、72%和28%。另外,接种Gv对土壤DTPA-可提取镉浓度没有明显影响(p>0.05)。 总的来说,Gv能够与少花龙葵很好的形成菌根共生体。接种Gv提高少花龙葵的抗氧化活性,促进了植物对植物螯合素的合成,从而增强了少花龙葵对镉污染土壤的耐受能力。另一方面,Gv促进了少花龙葵对磷营养的获取,明显促进植物的生长。此外,接种Gv显著增加了植物地上部分对镉的总提取量,明显提高了少花龙葵对镉污染土壤的修复效率。