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《西北农林科技大学》 2017年
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丛枝菌根真菌(AMF)对刺槐耐铅(Pb)能力的影响

黄丽  
【摘要】:刺槐(Robinia pseudoacacia L.)是西北主要造林树种之一,生长快,根系发达,耐重金属,能与丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)在重金属土壤中形成共生关系。由于AMF可影响宿主植物对重金属的吸收、积累与转移,因此,本论文研究了铅(Pb)胁迫下AMF接种菌种摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)对刺槐体内Pb的亚细胞分布和化学形态的影响;分析了AMF与刺槐根系形态与构型、根际土壤理化性质及土壤酶活性的关系;研究了AMF分泌的球囊霉素(glomalin-related soil protein,GRSP)在根际环境中的作用及其对根际土壤中不同形态Pb的影响,初步揭示了AMF对刺槐耐Pb的影响因素。主要结论如下:1.Pb胁迫下AMF改变刺槐体内不同化学形态Pb的亚细胞分布随着土壤Pb浓度(90~3000 mg kg~(-1 )Pb)增加,刺槐根、茎、叶中总Pb积累量逐渐增加,以根部最高,其中接种刺槐的根部总Pb含量均明显高于不接种处理。刺槐根、茎、叶中各细胞壁、细胞器及可溶性组分中吸Pb量均随Pb浓度增加而明显增加,均以细胞壁吸Pb量最多。同一Pb浓度下,接种刺槐的根、茎、叶中各细胞壁与可溶性组分中Pb含量明显高于不接种处理,但细胞器中Pb含量明显低于不接种处理;同时,AMF接种减少了刺槐根、茎、叶内活性较强的乙醇提取态Pb和水提取态Pb含量,增加了非活性态氯化钠提取态Pb、醋酸提取态Pb、盐酸提取态Pb和残渣态Pb含量。刺槐根、茎、叶中总Pb含量、不同化学形态的Pb含量及细胞壁、细胞器及可溶性组分中Pb含量均与刺槐生长指标存在显著相关性。说明AMF通过改变刺槐根、茎、叶中不同化学形态Pb的亚细胞分布以缓解Pb对刺槐的毒害效应。2.Pb胁迫下AMF对刺槐根系生长的影响Pb胁迫下F.mosseae对刺槐根系活力、根系形态及构型的影响结果表明,低浓度Pb(90 mg kg~(-1 )Pb)提高了刺槐根系活力,AMF接种的刺槐根系活力升高幅度明显大于不接种处理;高浓度Pb(900、3000 mg kg~(-1 )Pb)抑制了刺槐根系活力,AMF接种的刺槐根系活力降低幅度明显小于不接种处理。低浓度Pb处理时,接种刺槐的根长、根体积、根表面积、根尖数和根分叉数的增长幅度明显大于不接种处理;高浓度Pb胁迫时,接种的刺槐根长、根体积、根表面积、根尖数和根分叉数的降低幅度明显小于不接种处理。同时,AMF接种增加了刺槐根系在不同直径范围的根长、根表面积、根体积及根尖数。总侵染率与根体积、根干重显著正相关,与根平均直径、根中Pb含量显著负相关。说明Pb胁迫下F.mosseae通过改变刺槐根系活力、根系形态及构型影响刺槐根系的生长发育。3.Pb胁迫下AMF对刺槐根际土壤理化性质及土壤酶活性的影响同一Pb浓度下,接种刺槐的根际土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性明显高于不接种处理;接种处理的刺槐根际土壤有机质、速效钾、速效磷含量明显高于不接种处理。随着Pb浓度升高,接种与不接种刺槐的根际土壤硝态氮含量呈现不同的变化趋势。不接种处理的刺槐根际土壤硝态氮含量逐渐降低,而接种处理根际土壤硝态氮含量逐渐增加,其中,接种处理的根际土壤硝态氮含量在低浓度Pb处理时明显低于不接种处理,但在高浓度Pb胁迫时明显高于不接种处理。接种与不接种处理的刺槐根际土壤铵态氮含量在高浓度Pb胁迫时均下降,其中不接种处理的刺槐根际土壤铵态氮降低幅度较大,接种处理的铵态氮含量降低不明显;同一Pb浓度下,接种处理的刺槐根际土壤铵态氮含量始终显著低于不接种处理。根际土壤pH随Pb浓度升高逐渐降低,其中接种刺槐的根际土壤pH始终显著低于不接种处理。根际土壤中AMF的孢子密度与有机质、速效钾和速效磷含量及脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性显著正相关。说明Pb胁迫下F.mosseae可影响刺槐根际土壤酶活性及理化性质。4.Pb胁迫下AMF对刺槐根际土壤Pb含量的影响Pb胁迫下F.mosseae对刺槐根际土壤不同形态Pb含量的影响结果表明,刺槐根际土壤中二乙基三胺五乙酸提取态Pb(DTPA-Pb)、可溶性Pb、可氧化态Pb、可还原态Pb及残渣态Pb含量均随土壤Pb浓度的增加而逐渐升高。与不接种处理相比,接种F.mosseae增加了刺槐根际土壤中DTPA-Pb、可溶性Pb和可氧化态Pb含量,减少了可还原态Pb和残渣态Pb含量。F.mosseae分泌的GRSP可以螯合刺槐根际土壤Pb(GRSP-Pb),在高浓度Pb胁迫时,接种刺槐的根际土壤中GRSP-Pb含量明显高于不接种处理;GRSP-Pb分别与DTPA-Pb、可溶性Pb、可还原态Pb、可氧化态Pb及残渣态Pb显著正相关。说明F.mosseae及GRSP-Pb影响刺槐根际土壤中Pb形态与含量,改变了Pb的生物有效性,从而影响刺槐根部对土壤Pb的吸收。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X17;S792.27

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