综述：丛枝菌根真菌在植物有益元素吸收和养分获取中的作用

这篇综述系统阐述了丛枝菌根真菌（AMF）作为天然生物肥料，通过调控植物生理和分子机制促进必需元素（如氮、磷）及微量元素（铁、锌等）吸收，同时缓解重金属（锰、铜等）毒性的双重功能。文章整合国内外研究，揭示了AMF诱导的植物基因表达、菌丝网络扩展土壤养分获取范围（"直接矿物循环"理论），以及提升植物抗逆性（干旱、低温）的机制，为AMF在可持续农业中替代化肥的应用提供科学依据。

　　

Abstract

近年来，工业扩张和化肥滥用导致的土壤矿质缺乏与环境污染对农业可持续发展构成严峻挑战。丛枝菌根真菌（AMF）作为自然界广泛存在的共生微生物（与80%陆生植物形成互惠关系），通过根内菌丝分化丛枝结构实现养分交换，同时延伸根外菌丝形成庞大网络，穿透土壤颗粒获取传统根系难以触及的养分（如固定态磷、钾、锌）。最新研究发现，AMF不仅能诱导植物基因表达促进NO₃^-、NH₄⁺等氮素吸收，还可通过分泌有机酸活化土壤中的铁、铜等微量元素，缓解重金属过量引发的活性氧（ROS）损伤。

Effects of AMF on nitrogen uptake by plants

氮作为核酸、蛋白质合成的核心元素，其吸收效率直接影响植物生物量积累。AMF通过两种途径优化氮获取：1）激活宿主硝酸盐转运蛋白（如NRT2.3）基因表达；2）菌丝网络直接捕获土壤中的游离氨基酸（以精氨酸为主）。研究显示，菌根化植物叶片氮含量较对照组提升30%-50%，且能优先将氮资源分配给光合器官。

Effects of trace element absorption in AMF plants

在微量元素调控方面，AMF表现出双重角色：对于铁、锌等必需元素，通过分泌铁载体（siderophores）和菌丝膜转运蛋白（如ZIP家族）增强吸收；而对锰、铜等潜在毒性元素，则通过根内区室化储存降低其生物有效性。值得注意的是，AMF菌丝表面的重金属结合蛋白（如谷胱甘肽转移酶）能有效阻隔14%-22%的镉离子向地上部迁移。

Summary and prospect

尽管AMF在促进养分吸收和抗逆性方面表现卓越，当前研究仍存在菌株-植物组合特异性机制不明确、田间应用稳定性不足等瓶颈。未来需结合单细胞测序和合成生物学技术，解析AMF-植物互作的分子对话网络，开发针对不同土壤类型的工程菌剂，最终实现"以菌代肥"的绿色农业转型。