丛枝菌根根外菌丝对土壤中多环芳烃的吸收和传输作用

近年来，有机污染土壤中丛枝菌根（AM）真菌的环境效应很受关注；但至今，关于AM根外菌丝对持久性有机污染物（POPs）的吸收和传输作用，国内外仍很不清楚。本项目拟以环境中广泛存在的多环芳烃（PAHs）为目标污染物，采用多隔室温室盆栽试验、室内模拟批量平衡试验等方法，利用同位素示踪和色谱分离分析手段、结合TPEM（Two-photon excitation microscopy）直观表征技术，在探明AM根外菌丝对植物吸收土壤中PAHs影响规律的基础上，旨在探索AM根外菌丝对PAHs的吸收作用及可能机制，弄清吸收后PAHs在AM根外菌丝中的分配规律；探讨AM根外菌丝传输PAHs的基本过程、条件、影响因素及机理；综合地评价AM根外菌丝的作用和功能，为进一步调控植物对POPs的吸收作用、规避作物有机污染风险、保障污染区农产品安全、合理利用污染土壤资源等提供重要思路和依据。

近些年来，污染土壤中丛枝菌根真菌（AMF）的环境效应很受关注；但至今，关于AMF根外菌丝对多环芳烃（PAHs）等持久性有机污染物的吸收和传输作用，国内外仍很不清楚。本项目取得主要结果：（1）以侵染率、丛枝率、菌丝密度、菌根长度、泡囊数、孢子数等为指标，系统地阐明了PAHs污染对AMF生物学性状的影响。（2）弄清了丛枝菌根根外菌丝和根外孢子与菌根吸附和吸收PAHs（菲）的关系。根外菌丝密度与根吸附态菲间显著正相关，在菌根吸附菲时起着主导作用，根内菌丝增加了根表到根内的运输通道；单位孢子个数与根吸收态菲间显著正相关，与植物对菲的传输系数（TF值）间显著负相关。（3）揭示了PAHs在丛枝菌根亚细胞中的分布规律。PAHs（苊）可穿过AMF侵染的黑麦草根细胞壁和细胞膜、并分配到根细胞液和细胞器中；苊在根亚细胞中的分配比例为细胞器>细胞壁>细胞可溶性部分, 细胞器和细胞壁是菌根储存苊的主要部位；菌根细胞器对细胞液中苊的富集能力显著强于细胞壁。（4）证实并系统地阐明了AMF根外菌丝对土壤中PAHs（芴和菲）的吸收和传输作用。AMF根外菌丝可从土壤中吸收富集芴和菲、并向植物根部传输，分子量小、溶解度大的PAHs更易被菌丝吸收并向根传输；与植物根相比，AMF根外菌丝对芴和菲的分配系数要高3~4倍，表明菌丝对PAHs的吸收富集能力更强；阐释了AMF根外菌丝吸收PAHs的机理。依托本项目，发表论文22篇，其中在《Plant and Soil》、《Soil Science Society of America Journal》、《PloS ONE》等刊物上发表SCI论文13篇，三篇论文发表在国际学科排名前10%期刊上。成果被《Natural News》、《Science daily》、《American Society of Agronomy》等专题报道和评述，被编入《Aromatic Hydrocarbons: Advances in Research and Treatment》等书，并被《Nature Reviews Microbiology》等期刊引用。成果可为发展作物PAHs污染防护技术、有效规避植物污染风险等提供思路和依据。依以本项目为基础，开展国际合作与交流4人次，培养博士/硕士研究生7名。