基本信息
- 项目名称：
- 丛枝菌根对修复矿山白车轴草Zn污染的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究主要针对矿区土壤贫瘠，生态环境脆弱，植被难以建植等特点，以矿区脆弱地区生长良好的植物白车轴草为研究对象，评价Zn污染的土壤对植物生理特性的影响以及Zn在植物组织中的积累部位。用以探讨菌根真菌在矿区环境修复和植被恢复建植的菌根效应，为矿区破坏土地的生态恢复提供一种微生物综合推广应用的模式，也为矿区建立持续稳定的生态系统奠定技术基础。
- 详细介绍：
- 在自然污染中，重金属污染已经成为一个严重的环境问题，2002年全球废锌量为1，350，000吨。基于环境和人类健康安全方面的原因，解决有毒金属（重金属）对自然造成的威胁成为当务之急。由于常规的清除技术成本高，人们越来越倾向于使用生物环保型技术修复受污染土壤。比如，植物修复技术——利用植株祛除、降低、富集污染物。据报道的超富集植物有400余种，积累了陆地土壤31%以上的污染物。但这些物种存在一些问题：生物产量低和生长缓慢,为了解决这些缺点，选取生长快、产量高，生长于高污染土壤中的植物可以实现修复对策。 白车轴草是一种在邯郸峰峰矿区污染土地上生长良好的植物。植物根系吸收积累重金属可能是在根表面而不是根组织中。到目前为止，有关富含重金属植物修复的报道很少，尤其是在矿区环境中的污染。基于此，本研究主要针对矿区土壤贫瘠，生态环境脆弱，植被难以建植等特点，以矿区脆弱地区生长良好的植物白车轴草为研究对象，评价Zn污染的土壤对植物生理特性的影响以及Zn在植物组织中的积累部位。用以探讨菌根真菌在矿区环境修复和植被恢复建植的菌根效应，为矿区破坏土地的生态恢复提供一种微生物综合推广应用的模式，也为矿区建立持续稳定的生态系统奠定技术基础。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项目主要针对矿区土壤贫瘠，生态环境脆弱，植被难以建植等特点，对矿区脆弱地区的白车轴草进行根菌真菌资源的研究，探讨菌根真菌在矿区环境修复和植被恢复建植的菌根效应，为矿区破坏土地上Zn超标供一种微生物综合推广应用的方法，也为矿区建立持续稳定的生态系统奠定技术基础。
科学性、先进性及独特之处
- 将矿区生境下的植物和丛枝菌根真菌共生联系起来作为研究对象，并阐述两者之间的互作机制。在矿区生境条件下，深入分析植物根系丛枝菌根真菌对植物侵染状况，探讨丛枝菌根真菌与矿区植物生长状况的关系。依据丛枝菌根真菌对矿区植物侵染和植物生长状况的研究，提出丛枝菌根真菌对矿区环境监测、植被恢复与构建的微观指标。
应用价值和现实意义
- 本文探讨菌根真菌在矿区环境修复和植被恢复建植的菌根效应，为矿区破坏土地上Zn超标供一种微生物综合推广应用的方法，也为矿区建立持续稳定的生态系统奠定技术基础。
学术论文摘要
- 以邯郸峰峰矿区锌污染的土壤和未污染的土壤为生长基质，在接种不同丛枝菌根真菌的条件下，对白车轴草的生长及植株Zn的积累吸收进行研究。结果表明，不同种类的丛枝菌根真菌提高了白车轴草对锌的吸收和积累率（58%和23%）。这表明白车轴草生长在重金属污染的自然环境中，丛枝菌根真菌在其根中能够有效阻止Zn从根运输到茎中。从而使植株接种了真菌后，具有了金属承载能力，使金属富集于一定区域，抑制了金属对植株的毒害作用，这为修复Zn污染的土壤提供了一个良好的修复方法。
获奖情况
- 该作品获得“挑战杯”河北工程大学大学生课外学术科技作品竞赛学术论文类一等奖 。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 刘润进，陈应龙.菌根学[M].北京：科学出版社，2007. [2]李培军，周启新等.土壤污染形成机理与修复技术[M].北京：科学出版社，2005. [3]PHILLIPS J M,HAYMAN D S.Improved procdures for clearing roots and staining parasitic and vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection [J].Transactions of the British Mycological Societ ,1970,55:158-161 [4]王槐荫.土壤肥料学[M]北京：中国农业出版社，1999. [5]Wallinga I. Plant Analysis Procedures[J]. Department of Soil Science and Plant Nutrition. 1989 [6]申鸿, 陈保东, 冯固, 等. 锌污染土壤接种丛枝菌根真菌对玉米苗期生长的影响. 农业环境保护, 2002. [7]Macfarlane,G.R,Burchett,M.D.Toxicity,growth and accumulation relationships of copper ,lead and Zn in the grey mangrove,Avicemia marima Vierh..Marine Enviromental Research.2002,54:65-84 [8]Faucheur.s,Behra.Thiol and metal comtents in periphyton exposed to elevated copper and Zn concertrations:a field and microcosm study Enviromental Science and Technology.2005.39:8099-8107
同类课题研究水平概述
- 菌根是生物界最广泛最重要的一类共生体，陆地90%以上的有花植物都具有菌根真菌，它对促进各生态系统中生物之间的物质交换,能量、信息的传递,生物的演化与分布,保持生态平衡和可持续发展,保护生物多样性,稳定生态系统,促进农林牧业生产,具有深远的经济、社会和生态意义。 菌根真菌在土壤中分布着庞大的菌丝系统,并且该菌丝系统与植物根系紧密联结成一体,这些庞大菌丝体系是菌根的主要吸收器官,能很大程度上扩大植物水分、养分的吸收范围。菌根真菌能活化土壤中矿质养分,促进植物根系对营养元素尤其是移动性较差的磷、锌、铜等矿质元素的吸收。根外菌丝的延伸和扩展、菌根侵染可能增加根长密度或者改变根系形态,增大了植物根系的吸收范围和吸收能力；降低永久凋萎点,提高植物抗旱性和水分利用效率。另外,绝大多数兰科植物种子萌发和萌发后形成原球茎阶段都需要有相应的菌根真菌与之共生并为其提供养分,否则兰科植物就不能生长。 生态系统中分布着大量盐渍化土壤,菌根真菌同样也存在于这类土壤。盐胁迫条件下接种菌根真菌能够促进植物生长,提高其适应盐胁迫的能力。如丛枝菌根(AM)真菌能够通过增加植物对P、Cu、Mg的吸收而减少植物对Na和Cl吸收,提高植物耐盐能力。 菌根真菌在改善土壤与植物健康状况中发挥着重要作用。菌根真菌与寄主植物形成良好的共生关系后,能诱导植物对土传病原物产生抗病性。AM真菌能够减轻一些土传病原真菌和胞囊线虫、根结线虫等对植物造成的危害。AM真菌根外菌丝能产生一种细胞外糖蛋白,与菌丝网一起有利于土壤团粒结构的形成,提高土壤稳定性,保持土壤孔隙度,保证良好的耕作条件和通气状况,从而更好地抵抗风和水的侵蚀。 菌根真菌能够减轻由重金属、有机污染物、放射性元素等对土壤环境造成的污染及其对植物造成的不利影响。Kaldorf等发现Zn、Ni等金属元素在菌丝和含有丛枝结构的根皮层细胞区含量较高。接种菌根真菌的植物能比不接种的吸收更多的重金属而不受毒害,这可能是菌根真菌分泌的粘液和真菌组织中的聚磷酸、有机酸等能络合重金属,从而减弱重金属的毒性,并减少重金属从根部向地上部的运输。黄艺等也认为形成外生菌根菌套的菌丝间有大量空隙,存在于此空间的大量菌丝分泌物可能是固定重金属的重要储藏库。另外,菌根真菌也能够参与有机污染物的降解,它们可能在植物降解有机污染物中具有潜在价值。
