文章来源：中国科学院大学生态环境中心土壤生态过程与生态重建研究组陈保冬研究团队
摘要
土壤铬污染是全球关注的环境问题。然而，生物炭和AM真菌接种物联合应用对植物抗铬性的影响尚不清楚。该研究采用双因素盆栽试验，研究了生物质炭和AM真菌Rhizophagus irregularis对紫花苜蓿生长、生理特性、养分和铬吸收、相关基因表达、土壤性质以及铬形态的影响。结果表明，生物质炭显著降低了AM真菌的定殖，而生物质炭和AM真菌可以同时增加植物干生物量。在最高生物炭水平（50 g kg−1土壤）下，观察到菌根芽的最大生长促进作用为91倍。施用生物质炭和接种AM真菌均能促进植物光合作用和磷素营养，但AM真菌对植物光合作用和磷素营养的促进作用显著大于生物质炭。此外，生物炭和AM真菌的联合应用显着降低了高达92%和78%，分别为根和根的铬浓度相比，非修正的治疗。同时，金属螯合相关基因的表达下调。此外，铬从根到地上部的转运减少两种土壤改良剂。活性氧和脯氨酸代谢相关基因的转录水平也受到生物炭施用和AM真菌定殖的调节，从而减轻铬的植物毒性。此外，AM真菌接种略有升高土壤pH值，但降低植物有效的土壤P，这是，相比之下，解除生物炭添加。配施可使土壤酸浸态铬浓度降低40%。本研究为全面认识生物炭与AM真菌组合提高植物耐铬性的机理提供了新的思路。
材料方法
植物：紫花苜蓿 M. sativa Chaoren，土壤：湖北咸宁旱田水稻表层土
用1500mg/kg 的K2CrO4配制铬污染土壤，然后用实验土壤稀释，最终的铬(VI)浓度为15mgkg−-1。γ射线灭菌，之后施加硝酸钾提供氮元素，种子使用次氯酸钠灭菌，施加生物炭和丛枝菌根 R. irregularis BGC BJ09 接种物包括定植的根段、孢子、菌丝体和培养底物(沸石：河沙：土壤=7：2：1)，每克土壤约有87个孢子。
双因子实验室设计，四个生物炭水平0, 15, 30, 50 g/kg；分接种和不接种AM irrularis，实验过程，600g底物+400g底物与50g真菌接种物充分混合，有8处理×4重复，60天后采集样品，取植物根和茎，用50%乙醇保存用于评估AM定植，0.2g根和茎液氮保存用于提取RNA，其余样品烘干。
菌根定殖率测定，净光合测定，植物磷硫和镉的测定
土壤pH，有效磷测定，土壤镉形态测定，qPCR测定基因表达，主要测定了氧化物代谢，脯氨酸生物合成，金属螯合及磷酸盐转运蛋白基因的胁迫相关基因表达。植物RNA的提取，RNA转录测定
结果
随着生物炭的增加，菌根定殖率降低，50%最低，侵染率仅5%，双重作用下植物生长效果更显著，增加了几十倍干重，但是对净光合无显著影响。接种和不接种丛枝菌根真菌具有显著差异。
生物炭对土壤磷和硫无显著影响，但是接种丛植菌根真菌显著增加高生物炭添加植物磷的含量，降低了根中硫的含量。施用高含量生物炭和添加丛枝菌根真菌显著降低茎中镉含量，接种生物炭显著降低根中镉含量。
接种AM增加土壤pH，pH和生物炭无线性关系，接种降低有效磷，生物炭增加有效磷，接种降低土壤酸浸态镉浓度随着有机碳增加浓度降低，接种AM降低酸浸态镉。可还原性镉浓度无差异性变化，添加AM降低残留镉，菌根显著降低土壤浓度。
生物炭和AM接种增强了FeSOD在跟和茎中的转录，AM增加cat的表达，生物炭和AM下调了GS表达。生物炭和AM接种增加了根系参与脯氨酸生物合成的基因P5CS的积累，降低了地上部P5CS转录的积累。AM定植降低了金属螯合相关基因（MsMT 2和PC）的表达，特别是在低生物炭水平下。生物炭不影响菌根植物的金属螯合相关基因。
冗余分析显示AM接种与地上部FeSOD、CAT的表达以及地上部FeSOD、PC和根部FeSOD、P5CS、PC的表达正相关，但与地上部GS、P5CS、MsMT 2和根部GS、MsMT 2负相关。
结论
本研究揭示了生物炭和AM真菌接种物联合应用在提高紫花苜蓿镉耐受性的作用，生物炭和AM真菌可以通过促进植物生长、激活光合作用、改善植物营养状况、降低组织铬浓度、固定根系铬、降低土壤铬有效性、调节抗氧化酶系统及其他相关基因的转录水平等途径，独立或协同增强植物的铬抗性。这两种可持续土壤修复策略联合应用在缓解铬毒害和保障作物安全方面具有良好的前景。
