中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室陳保冬研究組近期在叢枝菌根緩解植物鉻毒害機理研究方面取得新進展，相關研究結果在Environmental Science & Technology，Environmental Toxicology and Chemistry, Environmental and Experimental Botany，Journal of Hazardous Materials 等國際環(huán)境科學期刊上發(fā)表。

叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌能與絕大多數的陸地高等植物形成共生體系，幫助植物適應養(yǎng)分貧瘠、干旱、重金屬污染等各種逆境脅迫。然而，對于AM真菌在植物耐受鉻污染脅迫中的作用卻鮮有報道，相關機制研究更是匱乏。

陳保冬研究組開展了一系列試驗對AM真菌在宿主植物適應鉻污染中的作用及其機制進行了系統研究。發(fā)現菌根共生體系能強化根系對鉻的固持作用，減少鉻向地上部的分配從而降低鉻對植物的毒害。對比不同磷添加水平和接種AM真菌對植物耐鉻生長的影響，發(fā)現單獨添加磷并不能達到菌根對植物所產生的積極效應，叢枝菌根在促進磷吸收的同時增強了根系對鉻的固持能力，而根外菌絲在菌根固持鉻中起著關鍵作用。利用AM真菌雙重無菌培養(yǎng)體系，結合電鏡(TEM-EDS)及質譜(ICP-MS)分析技術研究發(fā)現叢枝菌根根外菌絲能夠通過主動運輸方式吸收鉻并轉運至菌根根系，但同時將絕大多數鉻固持在根外菌絲中。進一步利用光譜表征技術(XAFS)對鉻的形態(tài)進行了分析，發(fā)現AM真菌能夠將Cr(VI)還原成Cr(III)，并以磷酸鉻類似物的形式固持在菌絲表面，而吸收進去的鉻很可能以組氨酸結合態(tài)在菌絲中轉運。通過SEM-EDS及光譜分析技術(STXM和XAFS)研究發(fā)現這些磷酸鉻類似物為主的鉻化合物主要分布于菌絲表面的類似于胞外聚合物(EPS)的顆粒物中，而在菌根內部鉻主要與羧基或組氨酸結合態(tài)類似物相結合，并分布于真菌結構(叢枝、根內菌絲等)及植物細胞壁等部位。AM共生結構對Cr的轉化與固持作用有效減少了鉻向植物細胞的轉運，減輕了鉻對植物的毒害。

這些研究結果揭示了鉻污染環(huán)境中菌根共生體系對植物的保護效應及其關鍵機制，同時也闡明了鉻在菌根介導的植物-土壤系統中的生物地球化學過程，為應用菌根技術進行污染土壤生態(tài)修復提供了理論依據。

該系列研究得到了國家自然科學基金及國家科技支撐計劃項目的支持。