[硕士论文] AM真菌和PGPR修复农药污染土壤的效应与机制 [复制链接]

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硕士论文-AM真菌和PGPR修复农药污染土壤的效应与机制，共57页，35034字

摘 要

丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM）真菌和根围促生细菌（plant growth-promoting

rhizobacteria，PGPR）是土壤微生物群落的重要成员，分布十分广泛。其中，AM 真菌

作为根围微生物多样性的主要组分之一，能与 90%以上的植物根系建立互惠共生体，对

促进各生态系统中生物之间的物质交换、能量、信息和基因的传递、以及保持生态平衡

和可持续发展，促进农、林、牧业生产，具有不可替代的深远的经济、社会和生态意义。

尤其是菌根对污染物有很强的耐性，生态适应性强，能通过多种机制直接和间接参与污

染土壤的生物修复过程。当前，农药污染土壤的生物修复技术正日益受到关注。研究表

明接种 AM 真菌的植物根系能吸收土壤中残留的农药，降低土壤中和植物茎叶中的含

量，它们很可能通过好氧酶类系统和代谢途径，降解不能被细菌单独降解的有机污染物。

然而，是菌根真菌所分泌的酶直接作用于土壤中的有机污染物，还是其通过提高污染土

壤中的其它微生物活性来降解污染物间接降低土壤有机污染物的水平，有待深入研究。

本研究旨在首先明确农药污染土壤中 AM 真菌种类和多样性特征，然后于温室严格

控制条件下评价 AM 真菌-PGPR 相互作用对以及不同组合方式的修复效果；通过试验

初步阐明 AM 真菌-PGPR 协同修复污染土壤的作用机制， 为今后进一步建立调控菌根

围过程与功能的方法或途径、开发和应用 AM 真菌-植物-有益微生物最佳组合接种剂这

一新型环境友好、低投入生物技术奠定基础。因此，该项研究在提高农产品安全性和质

量、植物和生态环境可持续生产力和稳定性等方面具有不可替代的重要意义、理论价值

和广阔的应用前景。

该研究调查了山东部分地区农药使用情况及其土壤中 AM 真菌的多样性，设计温

室盆栽试验，以评价 AM 真菌 Glomus mosseae、Glomus etunicatum 与 PGPR 菌株 A、

B、C 的相互关系，及其对番茄生长、甲胺磷农药降解的效应，并初步探索 AM 真菌-PGPR

最佳组合修复农药污染土壤的效应与机制。结果如下：

1．从山东部分地区农药污染土壤中共分离出 AM 真菌 5 属 16 种，其中，球囊霉

属(Glomus)9 种，无梗囊霉属(Acaulospora)3 种，内养囊霉属(Entrophospora)1 种，盾巨

孢囊霉属(Scutellospora)

2 种，巨孢囊霉属(Gigaspora)1 种。其中，优势菌种为摩西球

囊霉(Glomus mosseae)和幼套球囊霉(Glomus etunicatum)。随着农药使用年限的增加，AM

真菌种的丰度、孢子密度和 Shannon-Weiner 指数显著下降。

2．甲胺磷农药污染土壤中接种 AM 真菌和/或 PGPR 都能促进番茄植株生长，在一

定程度上降解甲胺磷，且双接种效果比单接种显著，Glomus mossea + PGPR 菌株 C 为

最佳组合，在甲胺磷浓度为 100mg/kg 时降解率达到 58.2%。

3．通过对 POD、PAL、甲胺脱氢酶和 3 种土壤磷酸酶酶活性的动态分析，发现接

种 AM 真菌和 PGPR 能够激活植物酶系统，显著提高 POD、PAL 和 3 种土壤磷酸酶酶

活性，减轻农药毒害，尤其是能增加甲胺脱氢酶活性，促进土壤中残留甲胺磷的降解，

显著降低甲胺磷农药在土壤中残留量。认为本试验条件下 AM 真菌通过诱导酶触反应是

降解甲胺磷农药的主要途径。

4．AM 真菌-PGPR 在降解甲胺磷农药过程中具有协同作用。其机制包括改善植株

营养状况、激活植物防御性酶活性，稳定改善根围酶环境等方面，关于 AM 真菌-PGPR

在分子水平上的协同降解机制需要进一步研究。

关键词：AM 真菌；PGPR；甲胺磷；番茄；农药污染土壤；生物修复

目 录

摘要 ……I

英文摘要III

第一章 文献综述………1

1 丛枝菌根(AM)真菌及其在农业生态系统中的作用1

2 国内外农药施用和污染现状及其治理措施…………4

3 AM 真菌修复农药污染土壤的潜力分析……………5

4 本研究的目的和意义…8

第二章 农药污染土壤中 AM 真菌多样性的初步调查10

1 材料与方法……………10

2 结果 … … … … … … … … … … … … … … 12

2.1 农药污染土壤中分离的 AM 真菌…12

2.2 农药污染土壤中 AM 真菌多样性 …13

2.3 农药使用年限对 AM 真菌多样性的影响 …………14

3 讨论……15

第三章 接种 AM 真菌和 PGPR 对土壤中甲胺磷残留量和番茄生长的影响………16

1 材料与方法……………17

2 结果 …… …… …… ……… …… …… 18

2.1AM 真菌和 PGPR 对番茄生长发育的影响………18

2.2PGPR 对 AM 真菌生长发育的影响20

2.3AM 真菌和 PGPR 降解甲胺磷农药的效应………21

3讨论 …… …… …… ……… ………… 22

第四章 AM 真菌和 PGPR 降解甲胺磷农药机制的初步试验…………24

1 材料与方法……………24

2 结果 …… …… …… ……… …… …… 26

2.1 接种 AM 真菌和 PGPR 对 番茄根内过氧化物酶(POD)的影响 …26

2.2 接种 AM 真菌和 PGPR 对番茄根内苯丙氨酸解氨酶((PAL)的影响 27

2.3 接种 AM 真菌和 PGPR 对土壤中甲胺脱氢酶的影响 28

2.4 接种 AM 真菌和 PGPR 对土壤中磷酸酶的影响 ……28

2.5 接种 AM 真菌和 PGPR 对甲胺磷残留量的影响 ……30

3 讨论 … ……… …… …… ……… …30

第五章 结论与展望 ……32

1 主要结论32

2 研究展望32

参考文献…34

图版………40

致谢………42

硕士期间发表论文………43

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