砷胁迫下接种AM真菌对紫云英生长及磷砷吸收的影响

论文摘要

近年来,随着采矿业、金属冶炼业的发展和含砷化合物的工农业应用,砷污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题之一。生长于砷污染土壤中的植物趋于形成菌根,菌根可提高宿主对砷的抗性,在砷污染土壤的植被重建和生态修复中可扮演重要作用。自然环境下,同一宿主植物往往被多种AM真菌侵染,对根系中AM真菌的种类和数量进行定性定量分析,对菌植及菌种间的相互作用研究有着十分重要的作用。传统的组织染色只可作形态学观察,嵌套PCR技术不能达到定量,荧光定量PCR技术的出现有望克服这些缺陷,特别适用于AMF分子生态学的研究。本文以紫云英为宿主植物,AM真菌Glomus intraradices、Glomus mosseae为接种剂,设计特异性引物,运用定量PCR技术对侵染根段中AM真菌DNA进行定性定量检测,并与侵染率作相关性分析,建立了荧光定量PCR检测AM真菌侵染率的新方法,并将此方法运用于盆栽实验,研究砷胁迫下不接种、单接种G.intraradices、单接种G.mosseae和双接种对紫云英生长及磷砷吸收的影响。研究结果表明,所设计引物具有较高的特异性和灵敏度,定量PCR得到的AM真菌相对DNA含量与侵染率具有较高的相关性,G.intraradices、G.mosseae相关性系数R2分别为0.9341和0.9676,该技术可成功运用于侵染根段中AM真菌DNA的定性定量研究。盆栽实验中,砷胁迫下G.mosseae比G.intraradices更具侵染活力,且在双接种中占据主导优势。随着土壤砷浓度的增加,G.intraradices的相对DNA含量呈显著下降的趋势,而G.mosseae相对变化不大。与未接种处理相比,接种AM真菌显著提高了紫云英植株的P浓度、降低了As浓度,提高了P/As浓度比,增加了宿主的生物量,缓解了砷对宿主的毒害,且在接种处理中,这种促生和解毒效应单接G.mosseae>双接>单接G.intraradices。随着土壤砷浓度的增加,接种和未接种处理的地下部磷浓度、砷浓度都呈逐渐上升的趋势,但地上部的磷浓度在接种处理中没有显著变化,而在未接种处理中呈下降的趋势；地上部的砷浓度在接种处理中没有显著差异,在未接种处理中呈上升趋势。接种处理中,地下部的磷浓度普遍比地上部高1.5～2倍,植株地下部的砷浓度普遍比地上部高20～30倍,尤其在砷胁迫条件下。加强磷的累积,限制砷的吸收和向上转运,可能是AM真菌提高宿主抗砷性的重要机制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词
• 第一章 文献综述
• 1.1 土壤砷污染概况
• 1.1.1 土壤砷污染现状
• 1.1.2 土壤砷污染来源
• 1.1.3 土壤砷污染危害
• 1.2 土壤砷污染的修复
• 1.2.1 植物修复
• 1.2.2 菌根修复
• 1.2.3 AM真菌概述
• 1.2.4 AM真菌与土壤重金属修复
• 1.2.5 AM真菌提高宿主抗砷性的研究
• 1.2.6 磷和砷在植物中的相互作用
• 1.3 AM真菌侵染率测定的技术发展
• 1.3.1 组织染色（TB染色）
• 1.3.2 酶活染色
• 1.3.3 嵌套PCR技术
• 1.3.4 荧光定量PCR技术
• 1.4 选题思路及技术路线
• 1.4.1 选题思路
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 定量PCR技术检测AM真菌侵染率方法的建立
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 供试材料
• 2.2.2 引物设计及特异性验证
• 2.2.3 建立AM真菌、紫云英的标准曲线
• 2.2.4 建立AM真菌与紫云英的混合标曲
• 2.2.5 探索荧光定量与显微侵染率的相关性
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 特异性引物的设计及验证
• 2.3.2 AM真菌与紫云英的标准曲线
• 2.3.3 AM真菌与紫云英的混合标准曲线
• 2.3.4 mDNA-AMF/mDNA-AsL与侵染率的相关性曲线
• 2.4 讨论
• 第三章 砷胁迫下接种AM真菌对紫云英耐砷力的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 供试材料
• 3.2.2 盆栽试验设计
• 3.2.3 侵染率测定
• 3.2.4 生物量测定
• 3.2.5 磷、砷浓度测定
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 砷胁迫对AM真菌相对DNA含量的影响
• 3.3.2 砷胁迫下接种AM真菌对紫云英生物量的影响
• 3.3.3 砷胁迫下接种AM真菌对紫云英植株根冠比的影响
• 3.3.4 砷胁迫下接种AM真菌对植株磷浓度的影响
• 3.3.5 砷胁迫下接种AM真菌对植株砷浓度的影响
• 3.3.6 砷胁迫下接种AM真菌对植株磷砷浓度比的影响
• 3.3.7 砷胁迫下接种AM真菌对植株磷累积量的影响
• 3.3.8 砷胁迫下接种AM真菌对植株砷累积量的影响
• 3.4 讨论
• 参考文献
• 致谢