丛枝菌根真菌缓解全氟辛酸对土壤生态系统的负面影响及其在植物抗逆性中的作用

为解决PFAS（全氟和多氟烷基物质）污染对土壤生态系统和植物生长的负面影响，研究人员开展了丛枝菌根真菌（AMF）与全氟辛酸（PFOA）互作效应的研究。通过温室盆栽实验，发现PFOA显著抑制AMF定殖和植物生长，但AMF接种可减轻PFOA对洋葱根系形态和地上部生物量的负面影响。该研究为利用AMF增强植物对PFAS污染的耐受性提供了理论依据，对污染土壤生态修复具有重要意义。

　　

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类具有高度持久性和生物累积性的合成化学物质，其中全氟辛酸（PFOA）作为典型代表，已被列入《斯德哥尔摩公约》管控名单。这类物质在工业和消费品中广泛应用，导致其在全球环境中普遍存在，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。土壤作为PFAS的重要汇，其污染问题日益受到关注。然而，PFAS对土壤微生物群落特别是与植物共生的丛枝菌根真菌（AMF）的影响，以及AMF能否缓解PFAS对植物的毒性作用，此前尚未有系统研究。

针对这一科学问题，德国柏林自由大学的研究团队以洋葱（Allium cepa）为模式植物，通过为期8周的温室盆栽实验，探究了PFOA污染下AMF与植物的互作机制。研究发现，PFOA显著降低了AMF的定殖率、丛枝和泡囊频率，同时抑制了植物根系生物量、总长度和平均直径等关键性状。但令人振奋的是，AMF接种能够减轻PFOA对植物生长的负面影响，通过调节资源分配策略，促进地上部生长。这项创新性成果发表在《Applied Soil Ecology》上，为利用微生物修复技术治理PFAS污染提供了新思路。

研究团队采用了多项关键技术：通过蒸汽灭菌制备无菌土壤-沙基质；使用包含4种AMF菌种的商业接种剂；采用100 μg g^-1的PFOA处理模拟污染热点区域浓度；运用WinRHIZO系统量化根系形态特征；通过台盼蓝染色和显微镜技术测定AMF定殖参数；结合主成分分析（PCA）和效应值计算评估处理效应。

研究结果部分揭示了多项重要发现：
PFOA对AMF的负面影响：PFOA处理使AMF总定殖率降低21%，丛枝和泡囊频率分别减少18%和35%，表明其严重干扰了AMF的共生功能结构。
植物生长响应：PFOA导致洋葱根系生物量下降42%，总长度减少33%，但意外地使比根长度增加28%，反映植物通过形态调整应对胁迫的策略。
AMF的缓解作用：接种AMF使PFOA处理组的平均根直径从0.38 mm恢复至0.42 mm，并将比根长度的增幅减弱至9%，显示AMF帮助维持根系结构稳定性。

讨论部分深入阐释了这些发现的科学意义。AMF可能通过多重机制增强植物抗性：其分泌的球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）能改善土壤结构，促进污染物降解；通过扩大菌丝网络提高磷、氮等营养元素的吸收效率；调控植物抗氧化系统和激素水平以应对氧化应激。特别值得注意的是，AMF诱导的资源分配转变——将生物量优先分配给地上部，可能是植物在污染胁迫下的适应性策略。

这项研究首次系统阐明了AMF-PFAS-植物三者互作关系，其创新价值体现在：为评估PFAS的生态风险提供了新指标（AMF定殖参数）；发展了基于微生物共生的污染修复技术；揭示了植物应对新型污染物的生理策略。未来研究可进一步探索AMF对PFAS在植物体内转运的调控机制，以及不同AMF菌种组合的增效作用，为农业面源污染治理提供更精准的解决方案。