丛枝菌根真菌在植物修复砷污染土壤中的作用

丛枝菌根真菌能增强植物对矿质元素的吸收、提高植物的抗逆性、增强抗病性、改善植物根际微环境,减轻重金属对植物的毒害,影响植物对重金属的吸收和转运,在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。近年来,As污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题之一,对As污染土壤的生物修复也因而成为研究热点。本文主要从丛枝菌根真菌改变土壤pH和酶活性、增强植物对As的耐性和影响植物对As的吸收方面综述了丛枝菌根在As污染土壤修复中应用的研究进展,揭示出菌根应用在As污染土壤中的作用潜力和研究方向。     

两种生态型东南景天根际与非根际土壤微生物特征的差异性

超积累植物具有很强地忍耐和吸收土壤重金属的能力,导致其根际环境中重金属的平衡和微生物活性及其群落结构发生改变,其原因主要有以下几方面:第一,由于超积累植物快速地吸收土壤中的重金属,可能会导致其根际土壤溶液中的重金属浓度降低,从而缓减重金属对根际土壤中微生物的     

南京栖霞重金属污染区植物富集重金属效应及其根际微生物特性分析

以南京栖霞重金属污染区5种植物及其根际土壤为研究对象,对植物富集重金属特征以及重金属含量与根际土壤细菌数量、土壤酶活性等的相关性进行了调查分析。结果发现,植物根际重金属污染物以Zn和Cd为主;重金属污染地区的植物有较强的吸收重金属能力,龙葵和茼草具备了超积累植物的基本特征;植物根际细菌和Pb抗性细菌的数量达到了107CFU g-1土;根际土壤酶活性未受到重金属的毒害或受到的毒害很小;植物体中重金属含量与土壤重金属含量及其存在状态、土壤酶、土壤重金属抗性细菌有显著的正相关性。根际土壤细菌尤其是具有重金属抗性的活性细菌可能会促进土壤重金属的活化,由此促进植物体对重金属的吸收和转运。     

根际促生菌及其在污染土壤植物修复中的应用

植物对重金属吸收、转运和积累以及植物生物学特征使其成为修复重金属污染土壤的重要手段之一。然而,由于植物对重金属的耐受性有限而限制其广泛实际应用,因而探讨植物修复技术强化措施就显得尤为重要。随着自然资源的开发和技术的发展,微生物调控使植物修复技术变得更为可行和更有价值。回顾近年来新兴的微生物调控技术,植物根际促生菌资源因其对环境无污染,可利用自身的抗性系统减缓重金属对植物的毒性,促进植物的生长和影响重金属的迁移等优势,在修复过程中发挥着重要作用。目前,国内外就植物根际促生菌的筛选、鉴定和应用价值等方面已经做了大量的相关研究。本文综述了根际促生菌-植物相互作用的机制及其促进植物修复重金属污染土壤的作用原理。     

根际土壤丛枝菌根真菌对重金属积累影响的研究进展

根际土壤丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)影响宿主植物对重金属吸收主要有三种效应:缓解效应、抑制效应和转换效应;其影响重金属吸收效应与AMF的种类相关,不同AMF种群组合的影响效应会有偏差;同时,植物种类、种植密度和生长环境的差异,也会引起AMF对重金属影响效应的不同。总结根际土壤AMF对重金属影响及应用的研究概况,为开展AMF相关试验提供参考。     

植物生长环境与根系分泌物的关系

植物所处环境条件会影响植物根系分泌物的数量和组成,同时,植物根系分泌物也会影响根际环境条件。本文综述了植物种类(品种、生长发育阶段)和光温水、养分胁迫、重金属胁迫、微生物活动等环境条件对植物根系分泌物的影响;植物根系分泌物对根际微区土壤结构性、pH、CEC、养分活化和微生物区系等方面的影响,并提出了今后植物根系分泌物与环境条件研究中在研究方法、不同环境条件等方面值得关注的问题。     

湿地植物铅的富集特征及根际铅移动性的影响因素研究

【目的】 揭示湿地植物铅的富集特征及根际铅移动性影响因素的作用机理,为人工湿地修复重金属污染水体提供理论指导和依据。 【方法】 通过根箱法研究了五种挺水湿地植物 (大叶皇冠草、黑籽荸荠、圆币草、草龙、小婆婆纳) 根际 pH、氧化还原电位 (Eh)、Fe2+ 和 Fe3+ 浓度、铅 (Pb) 的化学形态及移动性的变化。 【结果】 与非根际相比,五种植物根际pH下降,Fe2+ 和 Fe3+ 浓度显著下降,Eh显著升高,Pb的移动性显著降低 (P<0.05)。与非根际相比,根际pH下降幅度为 0.1～0.4个单位,根际Fe2+和 Fe3+浓度下降幅度为0.6～2.7 mmol/kg。土壤中铅的存在形态主要以残渣态为主 (36.39%～47.54%),其次是铁锰氧化物结合态 (30.16%～41.64%)、有机质结合态 (8.85%～15.08%) 和碳酸盐结合态 (6.89%～12.46%)。五种湿地植物根际Pb的移动性降低的主要原因是根际碳酸盐结合态Pb含量显著下降,其中大叶皇冠草受根际pH、Eh、Fe3+和Fe2+的影响导致其根际Pb移动性降低效应最为显著。 【结论】 五种供试植物Pb主要分布在根部;根表富集的铁膜数量显著高于锰膜数量;供试植物根际Fe3+含量与Pb的移动性因子呈极显著正相关,湿地植物根系铁氧化能力对降低其根际重金属的移动性有重要作用。本研究为人工湿地修复重金属污染水体提供了有力的理论依据。      

外源稀土作用下根–土界面元素转化、分布及其植物有效性的研究进展

外源稀土（RE）可导致根-土界面物理、化学及生物学特性发生根本性变化,特别是根系主导的根际动态过程的变化。如施用不同剂量RE条件下,稀土元素（REE）与根系的相互作用使根系生长、酶活性、细胞质膜透性等受到不同程度的影响。根系生长、酶活性的变化反映了植物可能通过根系形态学、生理学的适应性和非适应性变化机制来改变根系吸收养分、REE及重金属离子的能力,直接影响根际离子进入根系中的含量;而根系细胞质膜透性的变化则反映了植物可能通过根系分泌作用的适应性和非适应性变化机制来改变根系有机酸、质子等的分泌状况,使之作用于根际环境,制约养分、REE及重金属元素在根际的形态转化与迁移分布模式,从而间接影响根际离子进入根系中的含量。本文从外源RE对根系生长状况和酶活性的影响;对根系细胞质膜透性和分泌作用的影响;对根际养分、REE及重金属元素动态的影响;对根系养分、REE及重金属元素吸收分布的影响等4个方面的国内外文献出发,就土壤-植物系统中外源RE作用下根-土界面养分、REE及重金属元素的转化、分布及其植物有效性的响应变化与相关机制做出综述,同时提出目前研究中存在的问题,对今后的研究方向进行展望。     

超积累植物吸收重金属机理的研究进展

综述了近十年来研究超积累植物吸收和储藏重金属的机理以及影响超积累植物吸收重金属的根际环境因素的进展，以期推动国内在这一国际热点领域的研究。     

根际增氧对水稻根系形态和生理影响的研究进展

根际氧是影响稻田土壤环境和水稻根系生理代谢的重要环境因子,已有的关于水稻根际氧的综述多从低氧或缺氧胁迫的角度展开,随着技术的进步,越来越多的学者在水稻栽培中实施了主动的根际增氧措施,取得了一定的研究成果。根际增氧显著影响了水培水稻根系形态和结构,使其呈现细而长的特征,增氧条件下水稻根系形态、结构及其功能需求间存在内在的一致性;根际增氧对不同生育时期水稻的根系活力均有明显的促进作用,其增幅从10%到150%不等,并存在明显的品种间差异;从水稻根系形态、生理活性以及根部氮素形态转化等多个方面来看,增氧处理有利于水稻根系吸收氮素,但其对水稻氮素积累量的影响则与增氧处理方式和程度有关,过度增氧抑制了水稻植株对氮的利用,从而限制了其生物量的增加,反过来抑制了对氮的吸收。水稻对根际增氧的响应规律并非其对低氧和缺氧胁迫响应规律的简单倒转,饱和氧处理下水稻生物量和产量的剧烈降低表明了水稻对富氧响应的复杂性。探索根际增氧对三叶期前水稻幼苗的影响,完善根际增氧对水稻氮代谢的影响研究,并量化水稻田间需氧量,探索简单易行的苗期增氧措施,对进一步完善水稻育秧理论,改进水稻育秧技术具有重要意义。     

一株在微生物燃料电池中可以利用喹啉发电的产电假单胞杆菌Q1的产电特性研究

A rhizobox experiment was conducted to compare iron (Fe) oxidation and changes of pH, redox potential (Eh) and fractions of zinc (Zn) and lead (Pb) in rhizosphere and non-rhizosphere soils of four emergent-rooted wetland plants (Echinodorus macrophyllus, Eleocharis geniculata, Hydrocotyle vulgaris and Veronica serpyllifolia) with different radial oxygen loss (ROL) from roots. The results indicated that all these wetland plants decreased pH and concentration of Fe(Ⅱ) but increased the Eh in the rhizosphere soils. Pb and Zn were transformed from unstable fractions to more stable fractions in the rhizosphere soils, so decreasing their potential metal mobility factors (MF). Among the four plants, E. macrophyllus, with the highest ROL and root biomass, possessed the greatest ability in formation of Fe plaque and in the reduction of heavy metal MFs in the rhizosphere soil. Wetland plants, with higher ROLs and root biomass, may thus be effective in decreasing potential long-term heavy metal bioavailabilities.     

铬处理下超富集植物李氏禾根际溶解氧时空分布特征

植物根系泌氧能改变土壤氧化还原电位，影响重金属形态及生物有效性，是重金属污染土壤植物修复效率的重要影响因素。本文基于平面光极原位高分辨技术，在0、50、100 mg/kg等3个铬浓度下研究了铬超富集植物李氏禾根际溶解氧的时空分布特征。结果表明，李氏禾根际土壤中溶解氧浓度较高的热区集中于根系周围区域，在根尖位置溶解氧浓度较高。根际溶解氧含量显著高于非根际土壤，且距离根部越远溶解氧平均含量越低，其中100 mg/kg铬处理组李氏禾根部中心位置土壤溶解氧浓度为距离中心位置5 mm处土壤溶解氧浓度的1.45倍。在8天的拍摄周期中，对照组根部中心位置溶解氧浓度最高达77.2%，显著高于50 mg/kg铬处理组的50.2%和100 mg/kg铬处理组的42.3%。此外，3个铬浓度下李氏禾根际溶解氧浓度都呈现先升高后降低的规律，第4天达到最高值。铬处理下李氏禾根际溶解氧浓度明显下降，这可能是李氏禾为避免根际富氧环境将Cr(III)氧化为毒性更强Cr(VI)的保护性行为。     

4种湿地植物的生理性状对人工湿地床设计的影响

野外调查分析了4种常见湿地植物的最长根长,根系体积,植物密度,植株的氮、磷和锌含量等对人工湿地去除污染物、人工湿地设计和人工湿地使用寿命的影响。结果表明,最长根长以美人蕉为最长（43.73cm）,芦苇其次（32.50cm）,黄花鸢尾最短（12.57cm）;根系体积以美人蕉最大（66.72cm^3）,芦苇其次（17.42cm^3）,黄花鸢尾最低（4.70cm^3）;密度以芦苇最高（257株·m^-2）,美人蕉其次（61株·m^-2）,茭白最低（54株·m^-2）;单位面积上芦苇、美人蕉、茭白和黄花鸢尾地上部分生物量分别是4.27、2.12、0.94和0.78kg·m^-2。相应地,单位面积上植物地上部分对氮、磷和锌的吸收量以芦苇最高,美人蕉其次,黄花鸢尾最低。不同植物对人工湿地的使用寿命没有显著影响,但植物的最长根长和密度可作为人工湿地基质深度设计和植物数量配置的依据。     

根际微生物群落介导植物磷胁迫应答与免疫调控的整合机制

植物与土壤微生物的长期互作过程中,逐渐演化形成了植物-微生物相互适应的协同调控机制。植物种类和根系分泌物可以影响根际微生物的群落结构,而根际微生物群落反过来也可以影响植物对土壤环境中生物和非生物胁迫的响应。植物磷饥饿(耐低磷)响应机制和抗病(免疫)机制研究在农业生产上都具有十分重要的意义。近年来的研究表明,植物根际微生物可以介导植物对营养物质识别(饥饿响应)和病原防御系统(免疫)分子机制的整合调控。本文综述了本领域研究的最新进展,详细解析了植物体内磷胁迫调控与免疫调控两个重要网络在根际微生物群落影响下发生的整合调控,探讨了植物体内分子应答与根际生态的互作机制,对开展作物耐低磷及抗病机制的研究和应用都具有重要意义。     

Root morphological traits related to phosphorus‐uptake efficiency of soybean,sunflower, and maize

Many of the plant acquisition strategies for immobile nutrients, such as phosphorus (P), are related to the maximization of soil exploration at minimum metabolic cost. Previous studies have suggested that soybean (Glycine max L.), sunflower (Helianthus annuus L.), and maize (Zea mays L.) differ in their P uptake efficiency. In this investigation we employed these three species to evaluate: (1) the effect of suboptimal P conditions on root morphological traits related to root porosity and fineness and (2) how these traits are related to P‐uptake efficiency. Opaque 25‐L plastic containers were used to grow plants hydroponically. The three species were compared under two P availability levels (low P and high P). Most of the observed responses were in the direction to favor P uptake under low‐P conditions. Compared to P‐sufficient plants, P‐stressed plants of the three species showed higher root‐to‐shoot ratio, specific root length, root porosity and root aerenchyma, and a lower root density. For example, P‐stress increased root porosity by a factor of 2.0, 1.4, and 1.4 in soybean, sunflower, and maize, respectively. Soybean and sunflower were the species with the highest P‐uptake efficiency, expressed as P uptake either per unit root biomass or length. The results demonstrate the central role of aerenchyma development in modifying root length per unit root biomass and, thus, reducing the root's foraging costs. Consequently, aerenchyma is suggested to be a possible mechanism for better P‐uptake efficiency.     

Evaluation of the Ability of a Natural Wetland to Remove Heavy Metals Generated by Runways and Other Paved Areas from an Airport Complex in Brazil

In recent years, wetlands have received increasing attention in environmental engineering. Both natural and constructed wetland systems are now being used to treat a wide range of industrial, urban, and agricultural effluents. In the present study, we measured the heavy metal uptake of a wetland area in Brazil that receives runoff water from runways and paved areas. We analyzed the water, sediments, and emergent macrophytes and compared the data with the results of other studies of the retention of pollutants by wetlands. We also determined the heavy metal accumulation by the dominant macrophyte using transfer coefficients to determine metal transfer among sediments, roots, and leaves. We found that although the wetland removed significant amounts of pollutants from the airport??s drainage water through sedimentation, precipitation, and uptake by plants, additional work must be done to increase water retention times in the wetland to improve the wetland??s ability to immobilize pollutants.     

Could the rhizoplane biofilm of wetland plants lead to rhizospheric heavy metal precipitation and iron-sulfur cycle termination?

Journal of Soils and Sediments - Iron plaque (IP) formation via radial oxygen loss (ROL) of wetland plant has been predominantly recognized as the reason for heavy metal sequestration in the...     

铜锌铅复合污染土壤上香薷植物的生长和重金属吸收动态

盆栽试验研究了海州香薷和紫花香薷在Cu、Zn、Pb复合污染泥沙土上的重金属耐性与吸收动态。结果发现,在Cu、Zn、Pb全量分别为223、1068、232mg/kg的土壤上,两种香薷植物地上部生物量随生长时间的延长其增长趋势明显,其中叶片积累的生物量略高于茎秆积累的生物量;在整个生长期中重金属含量呈现动态变化,重金属吸收量有增加趋势。