丛枝菌根真菌侵染条件下水稻应对镉胁迫的响应研究
随着我国工业的发展,含有Cd的污染物通过不合理的排放进入土壤,加剧了土壤的Cd污染。据不完全统计,我国受Cd污染的农田面积已超过20万hm2(总耕地面积的1/6),并有不断增加的趋势。由于Cd在土壤中的长期滞留性和难降解性,因此有极高的环境安全风险。而水稻是我国最主要的粮食作物,同时也是一种极易富集Cd的植物,因此对人类健康产生了严重的威胁。 针对以上问题,本实验根据我国典型污灌区中土壤Cd含量以及土壤环境质量标准,拟设置五个Cd浓度梯度(0,0.5,1,2,5mg·kg-1)的培养基质。在一定的Cd含量条件下,分别施加摩西球囊霉(Glomus mosseae)和根内球囊霉(Glomus intraradices)两种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)。考察一定的Cd浓度梯度下,菌剂对水稻生长、光资源利用效率、水资源利用效率的改善作用以及对Cd在植株-土壤中迁移转化的影响。并对AMF强化条件下,水稻根系对Cd的固定功能进行探究,为开展有关AMF在Cd污染下水稻安全生产方面的实际应用研究提供理论依据。 实验表明,AMF均能有效地侵染水稻。在不同浓度Cd处理下,接种摩西球囊霉对水稻的平均侵染率为48.53%,高于根内球囊霉的42.61%。并且,随着土壤中Cd含量的增加,不同菌剂处理下的侵染率均略有下降,但在五个浓度条件下,均可形成良好的共生关系。此外,接种AMF有助于水稻的生长,其中在高浓度的Cd(5 mg·kg-1)胁迫下,菌剂可有效地缓解Cd胁迫对株高的抑制作用,GM组与GI组较空白组相比,水稻株高分别提高了13.8%、10.3%,生物量分别提高14.69%、13.38%。 AMF的接种可以显著地改善 Cd胁迫下水稻对强光的利用效率,提高水稻的光合作用能力,土壤中Cd浓度达到5 mg·kg-1时,GM与GI处理条件下的植物最大光合速率分别较空白提高48.9%和24.0%。此外,在不同Cd胁迫条件下,水稻的水分利用效率得到显著提高,GM、GI处理平均比CK组提高6.90%、4.43%。菌剂的接种使得与胁迫有关的生理指标趋于正常,在一定Cd浓度范围内,波动显著小于未接种处理。表明AMF有效地促进了水稻对Cd的耐性,保证了污染条件下,水稻的正常生长生理过程。 接种AMF处理影响Cd在水稻植株以及根系的转运及分布。从效果上来看,两种AMF处理均有将Cd固定在根系并减少其向上转移的作用,有效的降低了Cd在水稻植株中过度富集的可能性,并促进了水稻的根际固定化过程。对于不同浓度的Cd污染,各处理对中、高浓度的转运系数要高于低浓度。对于同一Cd浓度,接种根内球囊霉处理对Cd的根系固定效果最好。
水稻;丛枝菌根真菌;镉胁迫;侵染条件;生长响应;生理响应;根际固定性
哈尔滨工业大学
硕士
环境科学与工程
王立
2014
中文
S511
72
2015-08-17(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)