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生物资源保护与利用国家重点实验室李涛/赵之伟团队在菌根真菌增强矿区修复植物和农作物重金属耐性机制研究方面取得新进展

2021-10-14  

1012日,Journal of Hazardous MaterialsIF=10.588Doiorg/10.1016/j.jhazmat.2021.127430 )发表云南大学省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室李涛/赵之伟团队的最新研究论文(Harnessing arbuscular mycorrhizal fungus to improve the adaptability of a facultative metallophytic poplar (Populus yunnanensis) to cadmium stress: physiological and molecular responses)。生命科学学院博士研究生刘弟是该论文第一作者,李涛副研究员/赵之伟研究员为共同通讯作者。

该研究团队前期研究发现滇杨(Populus yunnanensis)是云南PbZnCd等多金属复合污染尾矿区土壤资源化利用和复垦的优选树种,显示出优越的尾矿区适地性。滇杨在矿区生长时普遍与土著丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)形成丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza, AM),但滇杨耐受重金属的适地性特征是否与AM有关却不清楚。项目组在镉(Cd)胁迫下温室内给滇杨苗接种AMF,综合利用非损伤微测技术、荧光染色-电镜技术、转录组分析等技术,对比研究了接种AMF与处理组间滇杨对Cd吸收、迁移、积累、以及Cd在根细胞中的化学态及亚细胞分布;滇杨抗氧化系统以及与重金属代谢相关的基因表达模式等,发现滇杨对接种AMF有很强的应答,地上、地下部分的解毒应答机制有差异,AMF有利于滇杨减少Cd的吸收,从而增强其对Cd的耐性;滇杨对AMF应答涉及与重金属代谢相关的9个方面的功能基因(Gene clusters)调控。根据上述研究结果提出了AMF增加强滇杨重金属(Cd)耐性的机制,如下图:


此外,该团队针对云南重金属矿区周边农田土壤普遍被重金属污染的实际情况,对22个商业玉米品种在复合重金属(Pb, ZnCd)污染胁迫下接种同种AMF的差异响应,AMF促进和减少玉米重金属吸收的机制进行了研究,初步筛选出了可望用于绿色种植物(减少重金属吸收)和修复种植(促进重金属吸收,通过收获生物量将重金属移出农田土壤)的AMF-玉米组合。研究结果总结如下图,以“Differential responses of 23 maize cultivar seedlings to an arbuscular mycorrhizal fungus when grown in a metal-polluted soil”为题目,于2021525日在线发表在《Science of the Total Environment》(IF=7.963Doi10.1016/j.scitotenv.2021.148015 0048-9697/),生命科学学院硕士研究生殷泽鹏是论文第一作者,李涛副研究员/赵之伟研究员为共同通讯作者。


以上研究获国家自然科学基金、云南省重点研究发专项、应用基础研究重点项目和云南大学“双一流”学科建设等项目的资助。

供稿:省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室

编辑:赵琼

责任编辑:李哲


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