菌根/根瘤共生体系缓解硫化镉纳米颗粒对苜蓿毒害作用的研究

《Plant and Soil》：Mitigating nano-pollution in alfalfa plants: the role of mycorrhizal/rhizobial symbioses in soil against cadmium sulfide nanoparticles

本研究针对硫化镉纳米颗粒(CdS-NPs)污染土壤对苜蓿生长的抑制问题，由研究人员探讨了丛枝菌根真菌(AMF)Rhizophagus intraradices与根瘤菌Ensifer meliloti单独及联合接种的缓解效应。结果表明，CdS-NPs浓度达350 mg kg?1时对植物生长指标产生显著抑制，而微生物接种特别是双重接种能有效增强植株抗逆性，为纳米污染土壤的生物修复提供了可行策略。

　　

随着近二十年来纳米材料在生产、消费和废弃物处理过程中的不断释放，硫化镉纳米颗粒(CdS-NPs)等新型污染物对土壤生态系统和农作物安全构成了潜在威胁。为探索生物修复途径，科研人员以苜蓿为模式植物，开展了一项为期60天的盆栽实验。

研究设置了0、100、200和350 mg kg^?1四个浓度的CdS-NPs污染梯度，并分别接种根瘤菌(Ensifer meliloti，种子包衣处理)和丛枝菌根真菌(AMF，Rhizophagus intraradices，深施处理)，同时设置双重接种组进行对比。结果发现，CdS-NPs浓度与植物生长指标呈显著负相关(r ≥ -0.90)。在最高浓度(350 mg kg^?1)下，苜蓿的根系体积缩减73%，叶面积减少39%，根冠比下降84%，叶绿素和类胡萝卜素含量分别降低21%和24%，相对含水量和蛋白质含量也显著下降。与之相反，电解质渗透率增加39%，抗氧化酶过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别升高6.8倍和9.8倍，明确显示出氧化应激反应。

微生物接种展现出显著的缓解效果，其中双重接种处理在高浓度污染下表现最优。虽然根瘤菌接种在数值上略优于AMF接种，但两者在多数指标上无统计学差异。该研究证实了微生物共生体系可通过激活植物抗氧化系统来缓解纳米颗粒毒性，为农业纳米污染治理提供了理论依据，但其分子机制仍有待深入解析。