【摘要】：叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌不僅促進(jìn)宿主植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收,改善宿主植物磷素、氮素和礦質(zhì)養(yǎng)分水平,也有效地提高了植物對(duì)非生物脅迫因子的耐受性。與此同時(shí),國內(nèi)外研究者也逐漸關(guān)注AM真菌對(duì)不同污染類型土壤高效的修復(fù)能力。然而,由于AM真菌與植物建立共生體系的復(fù)雜性而對(duì)除草劑阿特拉津污染土壤的修復(fù)機(jī)制仍不十分清楚。本研究采用農(nóng)田土壤中高頻出現(xiàn)的摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)孢子、菌絲以及菌根片段混合物為供試AM真菌接種物,以紫花苜蓿(Medicago sativa)為供試宿主植物,利用盆栽試驗(yàn)建立F.mosseae-M sativa共生體系后,施加阿特拉津藥液進(jìn)行脅迫,旨在揭示苜蓿叢枝菌根共生體對(duì)阿特拉津的脅迫響應(yīng)機(jī)制,主要研究結(jié)果如下:1.F.mosseae緩解了阿特拉津?qū)θ~綠體功能和結(jié)構(gòu)的毒性。接種F.mosseae減輕了阿特拉津?qū) sativa凈光合、氣孔導(dǎo)度、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和實(shí)際光化學(xué)量子效率(ΦPSII)的抑制作用(p0.05),但對(duì)葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素水平?jīng)]有顯著性影響。同時(shí),接種F.mosseae增加了葉綠體中嗜鋨顆粒數(shù)量和基粒垛疊程度。因此,接種F.mosseae 保護(hù)了宿主植物M.sativa光系統(tǒng)反應(yīng)中心受損。另外,構(gòu)建了 M.sativa葉片光合作用相關(guān)的蛋白表達(dá)譜,為進(jìn)一步從蛋白水平揭示接種F.mosseae緩解阿特拉津?qū) sativa光合毒害的作用機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。2.F.mosseae改變了阿特拉津脅迫下根系代謝產(chǎn)物水平。接種F.mosseae顯著下調(diào)吲哚及其衍生物、茉莉酸水平(p0.05);但顯著上調(diào)茉莉酸衍生物(Methyl 7-epi-12-hydroxyjasmonate glucoside)、D-proline、二肽、以及非酶類抗氧化劑 tocotrienol、(類)黃酮及衍生物的水平(p0.05)。非靶向代謝組學(xué)數(shù)據(jù)表明接種F mosseae增強(qiáng)了宿主植物M.sativa根系部分代謝產(chǎn)物水平與抗氧化能力。3.F.mosseae誘導(dǎo)了宿主植物產(chǎn)生特異性根系分泌物組分。本研究利用水培條件,通過樹脂吸附、解吸、濃縮后,對(duì)根系分泌物進(jìn)行組分鑒定研究。通過比對(duì)發(fā)現(xiàn)正辛酸(Octanoic Acid)為接種F.mossea 引起M.sativa根系產(chǎn)生的特異性分泌物組分,該組分可能是由AM真菌外泌產(chǎn)生且對(duì)細(xì)菌具有生物活性。那么,接種F.mosseae改變宿主植物M.sativa根系分泌物組分而可能對(duì)根際細(xì)菌群落產(chǎn)生影響。4.F.mosseae影響了在阿特拉津消除過程中的根際細(xì)菌群落。根際土壤中阿特拉津細(xì)菌代謝產(chǎn)物的檢測(cè)結(jié)果表明細(xì)菌在AM消除阿特拉津過程中扮演了重要的角色。在細(xì)菌科、屬水平上,F.mosseae顯著降低了細(xì)菌群落Shannon's指數(shù),并在阿特拉津消除過程中再進(jìn)一步顯著降低(p0.05)。阿特拉津?qū)?xì)菌群落均勻性表現(xiàn)顯著的抑制作用(p0.01)。在阿特拉津消除過程中,接種F.mosseae增加了阿特拉津降解細(xì)菌屬Arthrobaoter、Burkholderia、Mycobacterium和Streptomyces相對(duì)豐度,但也降低了Nocarioides、Pseudomonas、Bradyrhizobium和Rhizobium等相對(duì)豐度。此外,接種F.mosseae增強(qiáng)了土壤脫氫酶(DHA)、脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)和堿性磷酸酶(ALP)活性。由此可知,接種F.mosseae改變了宿主植物M.sativa根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)并提高了土壤酶活性。5.F.mosseae菌絲改變了根際阿特拉津降解基因豐度。本研究中阿特拉津三嗪環(huán)降解基因組合是atzBCDE 以及E63.4.6、ureA/ureB/ureAB/ureC,F.mosseae菌絲增加了atzF和E6.4.6豐度。阿特拉津側(cè)鏈降解基因組合為eutA/eutB/eutC,F.mosseae菌絲增加了eutB豐度�？梢�,F.mosseae菌絲提高了細(xì)菌降解阿特拉津途徑中編碼關(guān)鍵酶基因的豐度,也進(jìn)一步驗(yàn)證了阿特拉津降解細(xì)菌參與了 AM消除阿特拉津過程�？傊�,本研究結(jié)果進(jìn)一步豐富和完善了 AM真菌對(duì)阿特拉津污染土壤修復(fù)的理論依據(jù),也為利用AM真菌修復(fù)其他污染土壤類型提供科學(xué)佐證。
【圖文】：

阿特拉津（ａｔｒａｚｉｎｅ，ＣＡＳ：邋１９１２－２４－９），，商品名莠去津，化學(xué)名稱為２－氯－４－乙胺逡逑基－６－異丙胺基－均三氮苯，分子式為ＣＳＨ１４Ｃ１Ｎ５，相對(duì)分子質(zhì)量為２１５．６８，化學(xué)結(jié)構(gòu)式逡逑如圖１－１所示。阿特拉津是一種選擇性內(nèi)吸型苗前、苗后封閉除草劑，由Ｇｅｉｇｙ化學(xué)公逡逑司開發(fā)，并于１９５９投入大量商業(yè)化生產(chǎn)，主要適用于玉米、高粱、果園和林地等一逡逑年、多年生禾本科雜草和闊葉雜草的防除與抑制［１］。逡逑ＣＩ逡逑Ｉ邋人0逡逑人人人Ａ逡逑Ｈ邐Ｈ逡逑圖１－１阿特拉津的化學(xué)結(jié)構(gòu)式逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｆｏｒｍｕｌａ邋ｏｆ邋ａｔｒａｚｉｎｅ逡逑１．１．１阿特拉津的光合抑制機(jī)理逡逑光合作用是植物的共有特性，通過抑制光合作用的除草劑最為常見且行之有效。逡逑經(jīng)阿特拉津處理過的植物會(huì)出現(xiàn)明顯的萎黃，直至組織壞死。萎黃主要是由于葉綠體逡逑中發(fā)生光氧化反應(yīng)而導(dǎo)致葉綠素破壞，組織壞死是由于脂質(zhì)過氧化而導(dǎo)致膜系統(tǒng)損逡逑壞。逡逑葉綠體邐阿特拉津逡逑類囊體腔逡逑圖１－２阿特拉津在光系統(tǒng)ＩＩ邋（ＰＳＩＩ）中的作用機(jī)理示意圖［２］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ａｔｒａｚｉｎｅ邋ｉｎ邋ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ邋ＩＩ逡逑在正常情況下植物光系統(tǒng)ＩＩ邋（ＰＳＩＩ）中電子傳遞路徑如圖１－２所示，光能由聚光逡逑－１邋－逡逑

邐東北林業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文邐逡逑２）苜蓿叢枝菌根代謝產(chǎn)物對(duì)阿特拉津脅迫的響應(yīng)：利用非靶向代謝組學(xué)技術(shù)從代逡逑謝水平分析接種Ｆ邐引起的差異代謝產(chǎn)物，如非酶類抗氧化劑、植物內(nèi)源激素逡逑類、（類）黃酮類物質(zhì)等；逡逑３）邐Ｆ邋ｍｏＭｅａｅ對(duì)苜猜叢枝菌根分泌物的影響：利用水培條件檢測(cè)接種逡逑引起的特異性根系分泌物組分；逡逑４）苜蓿叢枝菌根根際細(xì)菌群落對(duì)阿特拉津脅迫的響應(yīng)：利用１６Ｓ擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù)逡逑分別揭示Ｆ邐和阿特拉津?qū)ΩH細(xì)菌群落、阿特拉津降解細(xì)菌相對(duì)豐度的影逡逑響；逡逑５）邋Ｆ邐菌絲對(duì)阿特拉津降解基因豐度的影響：利用宏基因組技術(shù)探求Ａ逡逑菌絲對(duì)阿特拉津三嗪環(huán)降解基因０／５NBＳＣＤ＿ＥＦ、以及阿特拉津側(cè)鏈降逡逑解基因豐度及其相關(guān)菌屬的影響。逡逑邐Ｉ邐—邐逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X592

【參考文獻(xiàn)】

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1 任愛天;魯為華;馬春暉;楊潔晶;;接種AM真菌對(duì)紫花苜�？购敌缘挠绊慬J];新疆農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年09期

2 郭歡;曾廣萍;劉紅玲;劉斌;馬曉麗;張霞;;叢枝菌根真菌對(duì)紅花根圍微生物多樣性特征的影響[J];微生物學(xué)通報(bào);2013年07期

3 葉佳舒;李濤;胡亞軍;郝志鵬;高彥征;王幼珊;陳保冬;;干旱條件下AM真菌對(duì)植物生長和土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2013年04期

4 張立全;張鳳英;哈斯阿古拉;;紫花苜蓿耐鹽性研究進(jìn)展[J];草業(yè)學(xué)報(bào);2012年06期

5 韓冰;郭世榮;賀超興;閆妍;于賢昌;;叢枝菌根真菌對(duì)鹽脅迫下黃瓜植株生長、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2012年01期

6 賀學(xué)禮;楊靜;趙麗莉;;荒漠沙柳根圍AM真菌的空間分布[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2011年08期

7 陸爽;郭歡;王紹明;張霞;;鹽脅迫下AM真菌對(duì)紫花苜蓿生長及生理特征的影響[J];水土保持學(xué)報(bào);2011年02期

8 毛萌;任理;;除草劑莠去津在實(shí)驗(yàn)室和農(nóng)田尺度土壤中運(yùn)移模擬的主要研究進(jìn)展[J];水利學(xué)報(bào);2010年11期

9 宋福強(qiáng);丁明玲;董愛榮;范曉旭;趙曉娟;;叢枝菌根(AM)真菌對(duì)土壤中阿特拉津降解的影響[J];水土保持學(xué)報(bào);2010年03期

10 胡振琪;紀(jì)晶晶;王幼珊;張淑彬;鄒國元;;AM真菌對(duì)復(fù)墾土壤中苜蓿養(yǎng)分吸收的影響[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

本文編號(hào)：2683776