叢枝菌根真菌提高人工濕地重金屬淨化功能的機制研究

《叢枝菌根真菌提高人工濕地重金屬淨化功能的機制研究》是依託武漢理工大學，由徐舟影擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：叢枝菌根真菌提高人工濕地重金屬淨化功能的機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐舟影
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

我國水體重金屬污染形勢十分嚴峻，時刻威脅著生態環境和人體健康。人工濕地作為一種低成本的水處理設施，已被廣泛套用於工業和農業廢水的處理。植物作為人工濕地系統的重要組成成分，在吸收和富集重金屬等有毒物質方面發揮著重要作用。叢枝菌根（AM）真菌廣泛分布於濕地生境，能與大部分濕地植物根系共生形成菌根結構，能有效促進植物的生長和抗逆性能，在增強人工濕地去污效果和提高系統穩定性等方面具有巨大的套用潛力，但是AM真菌對人工濕地植物重金屬淨化功能及作用機制尚不明確。因此，本項目擬將AM真菌、水生植物和典型垂直流人工濕地這三種優勢結合，研究該人工濕地系統對重金屬污水的淨化效能，並從植物的生理生化、重金屬相關基因表達和重金屬在菌根結構中的定位等方面直接和間接地闡明AM真菌提高人工濕地重金屬淨化功能的機制，為增強人工濕地對污染環境的淨化效能及其在環境修復領域的成功套用提供理論基礎。

結題摘要

在過去的30年裡，濕地生境中的叢枝菌根真菌日益引起大家的關注，但是它們在濕地中的分布和功能尚待深入研究。利用Illumina測序技術，本項目調查了湖北省3個重金屬污染天然濕地蘆葦根系的叢枝菌根真菌群落的分布。為了研究叢枝菌根真菌在基於植物修復的廢水處理裝置中的定殖及功能，本項目建立了2個垂直流人工濕地並利用Illumina測序技術對其中的植物根系的叢枝菌根真菌進行了調查，並研究叢枝菌根真菌提高人工濕地淨化重金屬污染廢水的機理。 在3個天然重金屬污染濕地蘆葦根系共得到235213條叢枝菌根真菌的序列和258個OTUs，分別屬於Glomeraceae科、Paraglomeraceae科、Claroideoglomeraceae科、Ambisporaceae科、Archaeosporaceae科和Diversisporaceae科，其中Glomeraceae科和Paraglomeraceae科叢枝菌根真菌為第一和第二優勢菌。重金屬污染濕地蘆葦根系內的叢枝菌根真菌多樣性高於大部分已知的陸地生境。 在2個人工濕地中蘆葦根系共得到33031條叢枝菌根真菌序列和17個OTUs，其中Glomus是優勢菌，多樣性與陸地生境相當。移植了菌根化蘆葦的人工濕地（CW2）和移植非菌根化蘆葦的人工濕地（CW1）的叢枝菌根真菌的組成顯著不同，CW1(15 OTUs)中蘆葦根系叢枝菌根真菌的多樣性高於CW2(7 OTUs)，而CW2比CW1含有更多的OTU13（接種的叢枝菌根真菌）。 2個人工濕地對重金屬的去除能力都很高（＞70%），CW2對Cd（p = 0.005）和Zn（p = 0.008）的去除率顯著高於CW1。CW2中蘆葦生物量、重金屬相關的酶含量和根系特徵高於CW1，在蘆葦根系內叢枝菌根真菌的菌絲中發現了重金屬的富集，因此叢枝菌根真菌在提高人工濕地淨化重金屬廢水方面發揮著一定的作用，可能機制是叢枝菌根真菌促進植物的生長並在菌絲內富集重金屬。