丛枝菌根真菌联合接种提升补骨脂砷耐受性与次生代谢产物的协同机制

本研究揭示了丛枝菌根真菌（AMF）复合菌剂（含Rhizophagus irregularis、Funneliformis mosseae和Claroideoglomus etunicatum）通过调控氮磷吸收、抗氧化酶系统（SOD/POD/CAT）及光合同化能力，显著缓解补骨脂（Psoralea corylifolia）在砷污染土壤（0-50 mg kg-1）中的氧化应激，并使关键药效成分补骨脂素（psoralen）含量提升2.5倍，为药用植物在污染环境的生态种植提供新策略。

　　

Highlight

丛枝菌根真菌联合体通过协调生理生化适应机制缓解补骨脂砷胁迫，同时促进生殖成功和植物化学物质富集。本研究强调了AMF作为一种可持续生物技术工具的潜力，可用于在污染土壤中种植高价值药用植物并推进植物修复策略。这些发现为根际介导的胁迫耐受性提供了机制性见解，为可持续农业和药用植物生物技术的未来应用奠定了基础。

Root colonization and arsenic accumulation

补骨脂根部皮层区域显示AMF定殖形成囊泡（vesicle）、丛枝（arbuscule）和菌丝（hyphae）（图1a-c），而非菌根植物未显示任何可见定殖结构。随着土壤砷浓度升高，根系定殖率显著下降（图2a）。最高定殖率出现在Control_M处理组（37.33%），显著高于25As_M（27.29%）和50As_M（19.08%）处理组（P < 0.05）。

植物地上部砷积累量随土壤砷浓度增加而线性上升，但菌根植物在所有处理中均表现出显著较低的砷易位系数（translocation factor）。50As_M处理组地上部砷含量比非菌根对照组低42%，表明AMF有效抑制了砷向光合器官的转运。

Root colonization and arsenic accumulation

研究显示补骨脂中AMF根系定殖与土壤砷浓度呈明显负相关。定殖率从非胁迫菌根对照植物（Control_M）的37%降至50 mg kg^-1砷处理组（50As_M）的19%，表明补骨脂的AM共生体系对砷毒性增加敏感。类似趋势在其他物种中也有报道，砷污染会抑制AM孢子萌发、菌丝生长和根系穿透。

Conclusion

本研究表明AMF联合接种通过整合生理、生化和代谢机制缓解补骨脂的砷毒性。菌根植物限制砷向地上部转运，改善营养获取（尤其是氮磷），并在胁迫下维持光合效率，这些共同作用使其比非菌根对照具有更高的生长量、生殖性能和生物量积累。从机制上看，AMF通过激活抗氧化防御系统和调节次级代谢途径增强植物适应性，同时显著提升药用活性成分补骨脂素的产量。这些发现为开发基于菌根生物技术的可持续农业实践提供了理论依据，特别适用于在边际土地上种植高价值药用植物。