金海如,蔣湘艷,夏婷婷
(浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,浙江 金華 321004)
叢枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,簡稱AM)真菌是一類可以與植物根系很好形成共生關(guān)系,且分布最為廣泛、數(shù)量最多的內(nèi)生菌根真菌[1],其菌絲包括根內(nèi)菌絲(Intraradical Mycelium,IRM)和根外菌絲(Extraradical Mycelium,ERM),ERM可以深入土壤中,擴(kuò)大根系吸收面積,進(jìn)而促進(jìn)寄主植物對(duì)水分及礦質(zhì)元素氮、磷、鉀、硫等的吸收[2]。共生體的存在會(huì)增加植物生物量,提高光合作用[3]。AM 真菌促進(jìn)宿主植物生長的同時(shí),也依賴植物通過光合作用產(chǎn)生的碳水化合物傳遞給AM 真菌作為其碳源[4]。研究表明植物缺氮導(dǎo)致葉細(xì)胞偏小,水分傳導(dǎo)率降低。缺磷引起根細(xì)胞壁彈性減少、抑制葉的生長。氮、硫等養(yǎng)分缺乏直接影響葉綠素和蛋白質(zhì)的合成[5]。關(guān)于AM 真菌吸收土壤中氮磷的分子基礎(chǔ)和基因調(diào)控方面已取得了重要成果,Jin 等[6-7]證明菌根真菌吸收氮源以精氨酸(Arg)的形式從ERM 轉(zhuǎn)運(yùn)到IRM。IRM 內(nèi)Arg 通過尿素循環(huán)分解為尿素和鳥氨酸(Orn)。尿素通過脲酶(urease)分解為NH3和CO2,Orn 則由相關(guān)酶的作用進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為谷氨酸再利用。而磷進(jìn)入到真菌胞質(zhì),以多聚磷酸鹽(PolyP)的形式從ERM 運(yùn)輸?shù)絀RM,被質(zhì)膜上的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Pi-transport protein)轉(zhuǎn)運(yùn) 到 植 物 體 內(nèi)[8]。PloyP 在IRM 中 裂 解 的 同 時(shí)釋放Arg,促進(jìn)Arg 裂解成氨隨后轉(zhuǎn)運(yùn)到菌根界面[9-10],說明菌根內(nèi)氮和磷的運(yùn)輸是相關(guān)聯(lián)的。
目前我國過量施用化肥已到極限,以氮肥為例,我國氮肥平均使用量是近美國的3 倍、澳大利亞的8 倍多[11]。這造成一系列的資源、生態(tài)和環(huán)境問題,化肥與農(nóng)藥的濫用使得水資源和土壤污染嚴(yán)重[12]。……