中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室陳保冬研究組近期在叢枝菌根緩解植物鉻毒害機理研究方面取得新進展，相關(guān)研究結(jié)果在Environmental Science & Technology，Environmental Toxicology and Chemistry, Environmental and Experimental Botany，Journal of Hazardous Materials 等國際環(huán)境科學(xué)期刊上發(fā)表。

叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌能與絕大多數(shù)的陸地高等植物形成共生體系，幫助植物適應(yīng)養(yǎng)分貧瘠、干旱、重金屬污染等各種逆境脅迫。然而，對于AM真菌在植物耐受鉻污染脅迫中的作用卻鮮有報道，相關(guān)機制研究更是匱乏。

陳保冬研究組開展了一系列試驗對AM真菌在宿主植物適應(yīng)鉻污染中的作用及其機制進行了系統(tǒng)研究。發(fā)現(xiàn)菌根共生體系能強化根系對鉻的固持作用，減少鉻向地上部的分配從而降低鉻對植物的毒害。對比不同磷添加水平和接種AM真菌對植物耐鉻生長的影響，發(fā)現(xiàn)單獨添加磷并不能達到菌根對植物所產(chǎn)生的積極效應(yīng)，叢枝菌根在促進磷吸收的同時增強了根系對鉻的固持能力，而根外菌絲在菌根固持鉻中起著關(guān)鍵作用。利用AM真菌雙重?zé)o菌培養(yǎng)體系，結(jié)合電鏡(TEM-EDS)及質(zhì)譜(ICP-MS)分析技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)叢枝菌根根外菌絲能夠通過主動運輸方式吸收鉻并轉(zhuǎn)運至菌根根系，但同時將絕大多數(shù)鉻固持在根外菌絲中。進一步利用光譜表征技術(shù)(XAFS)對鉻的形態(tài)進行了分析，發(fā)現(xiàn)AM真菌能夠?qū)r(VI)還原成Cr(III)，并以磷酸鉻類似物的形式固持在菌絲表面，而吸收進去的鉻很可能以組氨酸結(jié)合態(tài)在菌絲中轉(zhuǎn)運。通過SEM-EDS及光譜分析技術(shù)(STXM和XAFS)研究發(fā)現(xiàn)這些磷酸鉻類似物為主的鉻化合物主要分布于菌絲表面的類似于胞外聚合物(EPS)的顆粒物中，而在菌根內(nèi)部鉻主要與羧基或組氨酸結(jié)合態(tài)類似物相結(jié)合，并分布于真菌結(jié)構(gòu)(叢枝、根內(nèi)菌絲等)及植物細胞壁等部位。AM共生結(jié)構(gòu)對Cr的轉(zhuǎn)化與固持作用有效減少了鉻向植物細胞的轉(zhuǎn)運，減輕了鉻對植物的毒害。

這些研究結(jié)果揭示了鉻污染環(huán)境中菌根共生體系對植物的保護效應(yīng)及其關(guān)鍵機制，同時也闡明了鉻在菌根介導(dǎo)的植物-土壤系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)過程，為應(yīng)用菌根技術(shù)進行污染土壤生態(tài)修復(fù)提供了理論依據(jù)。

該系列研究得到了國家自然科學(xué)基金及國家科技支撐計劃項目的支持。