低pH时外生菌根真菌对铝毒的响应及抗(耐)性机理研究

铝毒是酸性土壤（pH＜5.0）中限制植物生长的主要障碍因子之一。在酸性土壤中，铝的交换量占土壤阳离子交换总量的20％～80％，从而导致土壤中阳离子易于淋失，致使磷、钾、钙、镁等营养元素缺乏，对植被的生存生长具有极大危害。外生菌根真菌(ECMF)能够与多种森林树种形成共生体，增强植物对各种不良环境的抵御能力，对改善森林生态系统具有重要意义。要更好地利用ECMF来提高衰退森林的耐铝毒能力，须先明确ECMF对铝毒的具体响应机制和耐性机理。本研究围绕ECMF的抗（耐）铝机理，筛选出长势较快的彩色豆马勃Pt715、两种松乳菇Ld2、Ld3，及美味牛肝菌Be并以其为供试菌种，系统研究了ECMF在低pH（pH=3.8）条件下的生长与养分吸收、菌丝体分泌物以及对铝的吸收动力学，探索其中存在的抗性机制，以期为我国大面积退化森林的恢复及可持续经营提供理论基础和依据。主要研究结果如下:
　　 (1) Pt715，Ld2，Ld3都具有较强的耐铝毒胁迫能力，其生长并未受酸铝处理的抑制，反而表现上升趋势。其中，Ld2对铝的耐受性最强，其生长量在高铝处理时显著增加，达到52.43mg，较无铝时增加36.31％，增幅最大;Pt715和Ld3的生长在铝胁迫时未达到显著差异，两者在高铝处理时的生长量分别较无铝时增加了5.97％、14.67％;3者之间的耐受能力大小依次是Ld2＞Ld3＞Pt715，Ld2的平均生长速率也为最快。
　　 (2) Pt715，Ld2，Ld3对养分的吸收累积存在显著差异。高铝处理时Ld2和Ld3菌丝体内的含铝量差异不显著，但两者均明显高于Pt71563.5％和48.7％。随着铝处理浓度的增加，Pt715的含铝量呈线性增长模式，Ld2和Ld3含铝量则均呈指数性增长模式，不同的累积模式可能是松乳菇两个株系对铝的吸收能力强于彩色豆马勃Pt715的原因。3种菌株菌丝体含磷量与含铝量呈显著正相关，而菌体含钾量则与含铝量呈显著负相关，各菌种含钾量降幅由高到低依次为Ld3(53.19％)＞Ld2(34.74％)＞Pt715(27.28％)。菌株含铁量及含镁量因菌种及铝处理浓度的不同存在显著差异，较无铝时均有上升，且与菌株含铝量呈显著正相关。
　　 (3)各菌株的分泌物种类及含量因菌种及铝浓度不同存在显著差异。Pt715，Ld2，Ld3H+分泌总量随着铝处理浓度的增加呈先降低后升高的响应趋势，高铝时分别达到低铝时的17.49，2.69，6.99倍。Ld2分泌草酸、甲酸2种有机酸响应酸铝胁迫，Pt715和Ld3除分泌草酸、甲酸外还分泌酒石酸和琥珀酸响应酸铝胁迫。各菌株草酸平均分泌速率由大到小依次为Ld3(17.19μmol·g-1·d-1)＞Pt715(15.34μmol·g-1·d-1)＞Ld2(3.95μmol·g-1·d-1),Pt715和Ld3在低铝浓度下分泌草酸产生的H+分别占总H+的49.23％和46.73％，是总H+的主要来源。菌株分泌的其它有机酸含量随铝处理浓度的变化呈不同变化趋势。
　　 (4) Ld2，Be均具有较强的阳离子吸附能力，且吸收Al3+的规律符合米氏动力学方程。Ld2的阳离子交换量(CEC)显著高于Be，是Be的4.16倍。在对该2种菌株的吸收动力学特性的研究中发现，菌丝体在试验开始的前20min内培养液中的铝含量迅速下降，经过120min以后达到相对稳定的水平。2种ECMF的Km值分别为21.63和21.40μmol·L，Ld2菌丝体的Imax为Be的4.7倍，其吸收Al3+的能力强于Be，较Be更适宜高铝浓度环境。