《土壤微生物生态工程》—微生物对修复植物吸收重金属影响（81）

1.根际促生菌对植物吸收重金属的影响

根际促生菌(plant growth promoting thizobacteria．PGPR)是一类生活在植物根际能够促进植物生长的有益细菌。自从1978年Burr等人首先在马铃薯上  报道PGPR以来，国内外已发现包括假单孢菌、芽孢杆菌、根瘤菌、沙雷菌等20多个种属的根际微生物具有防病促生的潜能。促进植物生长的PGPR也能通过多种机制的协同来促进植物的生长和提高重金属在植物中的积累。加拿大滑铁卢大学的科研人员在研究重金属等类型污染土壤对修复植物的胁迫作用时发现，接种具有1-氨基环丙烷-1-羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC）脱氨酶活性的PGPR可以促进修复植物的种子发芽、缓解逆境胁迫、促进植物生长从而提高植物修复的效率，特别是用于对污染物具有耐受的植物上时，效果更加明显。Belimov等的研究发现具有ACC脱氨酶活性细菌可以缓解重金属胁迫对植物的伤害，从而提高其对重金属的修复效率。某些PGPR还可以产生吲哚乙酸(IAA)等植物激素、促进磷酸盐溶解等方式参与植物对重金属的吸收活动。例如，Zaidis，在利用印度芥菜(Brassica juncea)修复重金属Ni污染土壤时，通过接种具有溶磷、产吲哚乙酸能力的Bacillus subtilis SJ 2101使B．juncea拥有更长的根茎和更大的生物量，体内Ni的浓度也增加了1.5倍，大大提高了植物修复效率。

2．丛枝菌根真菌对植物吸收重金属的影响

丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza，AM)真菌是由于部分真菌不在根内产生泡囊，但都形成丛枝，故简称丛枝菌根真菌。丛枝菌根真菌是菌物中的一个重要类群，它们能感染植物根系并与植物结合形成共生体，对植物生长发育具有很大益处。这些真菌能够增强植物的氧分吸收和抗病性。陆地90%以上的有花植物都能够与它形成菌根共生体，在长期的进化过程中与植物形成一种互惠互利的共生关系。

AM真菌广泛分布于各种重金属污染土壤中，无论是单一重金属污染还是复合污染，AM真菌都可广泛存在，这反映了AM真菌对重金属污染具有一定的抗性。AM真菌主要通过以下几个方式来促进生态修复过程中植物对重金属的吸收：①AM真菌促进植物生长，增加植物生物量尤其是地上部生物量；②AM真菌促进重金属从地下部分向地上部分的转移，提高植物体地上部分重金属的浓度，或由于生物稀释作用虽然降低了地上部分重金属浓度，但仍然增加了重金属的提取量；③对于重金属抗性差的高生物量作物来说，提高植物的存活率也是AM真菌的一个重要作用。目前，利用超累积植物进行污染重金属土壤的植物修复，已引起了国内外学着的广泛兴趣。但是，这类植物却往往生长缓慢，生物量很小，这极大地限制了这些植物净化污染土壤潜力的发挥。增强植物对重金属的耐性，同时增大植物生物量已成为生物修复技术大规模应用的关键和难题所在。如果能针对超积累植物，有针对性地接种高效菌根菌株，就可能大幅度提高植物吸收土壤重金属的数量，从而提高修复效率。

AM真菌对重金属污染条件下植物生长及对植物吸收和转运重金属的影响不确定，受到以下多种因素的制约。

(1)重金属元素的种类和浓度  不同重金属的化学性质存在很大差异，在土壤中的化学行为和生物毒性明显不同。例如，低浓度重金属下菌根植物体内Zn或Pb的浓度比非菌根植物相同或高些，然而，重金属浓度较高时接种  G．mosseae的植物体内金属浓度要低于相应的对照。Joner和Leyval报道G．mosseae的菌丝能从Cd污染土壤中吸收Cd，但是Cd从真菌进入植物却受到了限制，但在Cd浓度高时，却不存在这种限制作用。

(2)植物的种类、生态型和基因型  在重金属污染土壤中，苜蓿接种AM真菌后体内Zn、Cd、Ni的含量降低，重金属向地上部分的转移量增加，但对生物量没有明显影响，且AM真菌能显著促进燕麦的生长，虽然燕麦俸内重金属含量很高，但重金属从地下向地上的转运受到了抑制。

(3) AM真菌的种类  不同AM真菌对重金属的耐性不同，污染土壤中分离出来的菌种（菌株）比未污染土壤中的菌种（菌株）对重金属的抗性更强。分离自重金属污染土壤的土著AM真菌增加了三叶草根中Cd、Zn的浓度，但是其地上部分重金属浓度和生物量没有受到影响，而耐性菌株G．mosseae P2抑制了植物生长，且植物体内的Cd浓度略有增加。