重金属污染造成了一系列的环境问题,严重制约了植被生长和生态恢复。大量研究证明微生物的相互作用在植物健康起着关键的作用,其中深色有隔内生真菌(Darkseptate endophytes,DSE)是一种定殖于植物根内或细胞间的子囊菌,能够在重金属污染地区广泛分布,对提高重金属环境下宿主植物的耐受性发挥重要作用。
贺学礼团队以白洋淀重金属污染物常见植物芦苇为研究对象,野外样品采集与室内分析相结合,系统分析其自然生境DSE的定殖规律,群落组成及物种多样性;结合微生物学、分析生物学及生理学手段,在室内试验设施不同镉胁迫梯度,挖掘优势镉耐受性DSE菌株,分析其抗逆机理。
研究表明DSE在白洋淀重金属地区芦苇根系广泛存在并形成典型的深色隔膜菌丝和微菌核结构,总定殖率为19.7-83.1%。通过形态学和ITS测序鉴定,鉴定出9属10种DSE,分别为Poaceascoma helicoides(Ph),Setophoma terrestris(St),Alternaria doliconidium(Ad),Magnaporthiopsis gumbaynggirr(Mg),Magnaporthiopsissp.(Ms),Colletotrichum jasminigenum(Cj),Podospora dimorpha(Pd),Curvularia buchloes(Cb),Periconia epilithographicola(Pe),和Acrocalymma vagum(Av)。通过体外培养试验,筛选出6株对镉胁迫具有较强耐受性的菌株。随着镉浓度的增加,Ph,Ad和Av菌株生物量随之增加。DSE真菌黑色素在抵御镉胁迫中的作用与真菌种类有关,其中Ph、Ad、Cj和Cb生物量与黑色素在不同镉胁迫下呈正相关。这些结果不仅有利于理解湿地环境中植物-DSE的相互作用,还为充分利用DSE真菌来减轻土壤中的重金属含量提供了理论依据。
上述成果近日已在土壤学期刊Pedosphere上发表。河北大学生命科学学院研究生许明辉为论文第一作者,贺学礼教授为通讯作者,河北大学李夏副教授、研究生叶倩楠、龚奉为论文的共同作者。论文得到国家自然科学基金项目(31800345)、河北省自然科学基金项目(31770561)以及河北省研究生创新基金项目(CXZZSS2023010)的资助。
论文信息:Occurrence of dark septate endophytes in Phragmites australis in Baiyang Lake and their resistance to Cd stress. Pedosphere,2024 (中科院一区,Q1,IF:5.7)https://doi.org/10.1016/j.pedsph.2023.07.009
图1 芦苇根系PDA培养的DSE形态结构图
图2 DSE真菌的ITS序列生成的最大简约树
图3 DSE在PDA的生长直径
图4 不同样地间DSE真菌群落的NMDS分析
图5 不同镉浓度下DSE菌株生物量、pH、黑色素和镉含量
图6 深色有隔内生真菌生物量与黑色素的相关性