丛枝菌根真菌接种抑制生菜锌毒害并促进锌生物强化的机制研究

本研究通过温室盆栽实验，揭示了丛枝菌根真菌（AMF）接种对生菜（Lactuca sativa L.）锌（Zn）毒害的缓解作用及其生物强化效应。实验采用双因素设计（5种Zn浓度×2种接种水平），证实AMF接种显著提高根系定殖率（>90%），并在高Zn（96 mg dm?3）条件下使生菜鲜重增加68%，同时抑制非接种组16%的产量下降。AMF通过促进Zn吸收（含量提升50%）和缓解氧化应激，实现8-10倍Zn富集，为农业生物强化提供了创新策略。

　　

引言：锌缺乏与生物强化挑战

锌（Zn）缺乏是全球公共卫生问题，约17.3%人口面临摄入不足风险，尤其对孕妇和儿童健康影响显著。生菜作为全球广泛消费的蔬菜，其低植酸特性使其成为理想的Zn生物强化载体。丛枝菌根真菌（AMF）能与80%陆生植物形成共生关系，通过扩展根际吸收范围促进Zn等低移动性养分获取，但其与高Zn施肥的交互效应尚不明确。

材料与方法：双因素实验设计

研究在巴西Vi?osa大学温室开展，采用完全随机区组设计。实验设置5个Zn浓度梯度（0-96 mg dm^?3）和2种AMF处理（接种/不接种），共10次重复。接种菌剂包含5种本地AMF菌种（如Paraglomus albidum）。通过测定植株生长参数、根系定殖率和Zn积累量，结合mycorrhizal growth response（MGR）和mycorrhizal zinc response（MZR）模型解析互作机制。

结果解析：AMF的双重调控作用

根系定殖与生长保护
AMF接种组根系定殖率稳定维持90%以上，而非接种组在高Zn（96 mg dm^?3）下骤降89%。接种使生菜鲜重增加37%-68%，干重增加29%-72%，完全抵消高Zn导致的16%产量损失。显微镜观察显示接种组根系富含丛枝结构和泡囊，证实功能性共生建立。

锌吸收与稀释效应
尽管接种组叶片Zn浓度比非接种组低28%（242.5 vs 311.5 mg kg^?1），但其Zn总含量反增50%，归因于生物量增长导致的"组织稀释效应"。营养计算显示，100g高Zn生菜可满足儿童58%每日Zn需求，且所有处理组Zn摄入量均低于耐受上限（UL）。

机制探讨：从生理到应用

AMF通过三大途径缓解Zn毒害：

1. 物理屏障：菌丝网络吸附Zn²⁺，减少植物直接接触；
2. 生理调控：提升超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低活性氧（ROS）损伤；
3. 营养平衡：维持铁（Fe）、钙（Ca）等二价阳离子稳态。田间验证需进一步考虑土壤微生物组的影响。

结论与展望

该研究首次系统阐明AMF在高Zn胁迫下"促生长-控毒害-强富集"的三重作用，为可持续农业生物强化提供理论依据。未来研究应聚焦AMF菌剂配方优化及大田条件下的成本效益分析。