丛枝菌根真菌可增强玉米的抗镉能力并减少镉的迁移，这种作用与微塑料浓度有关

《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》：Arbuscular mycorrhizal fungi enhance cadmium resistance and reduce translocation in maize: dependence on microplastics concentration

微塑料与镉共污染下丛枝菌根真菌对玉米生理及土壤镉形态转化的调控机制研究。通过盆栽实验，以0.5%、5%聚乙烯微塑料及20 mg/kg镉处理，发现低浓度微塑料时AMF优先通过细胞解毒（SOD活性抑制、POD活性维持）减轻氧化损伤，促进Cd在细胞壁固定；高浓度时AMF转向根际稳态调控，通过改变菌群结构（假单胞菌门富集）降低土壤有效镉，同时提高植物生物量、磷吸收和光合效率。

　　

摘要

背景

农业土壤中微塑料（MPs）和重金属（HMs）（如镉（Cd））的共存对作物生产和粮食安全构成了日益严重的威胁。虽然丛枝菌根真菌（AMF）被认为能够提高植物的金属耐受性，但它们在微塑料和镉共同污染条件下调节作物反应的作用，尤其是在不同微塑料浓度下的作用，仍很大程度上尚未得到研究。这项盆栽实验旨在阐明AMF如何影响玉米的生长、镉的积累以及土壤生物地球化学过程，实验设置了三种不同浓度的聚乙烯（PE）微塑料（0%、0.5%和5% w/w）和两种镉处理水平（0 mg kg?1和20 mg kg?1）。

结果

在未接种AMF的植物中，添加5%的PE微塑料显著加剧了玉米的镉毒性，使镉向地上部分的转移增加了79.6%，并导致生长受到严重抑制。PE微塑料还改变了土壤的关键特性，增加了有机物含量和pH值，这促进了镉向生物可利用性较低形式的转化，但未能抵消其直接的植物毒性作用。接种AMF后，这些压力得到了显著缓解。在镉和5% PE微塑料共同污染的情况下，菌根植物的地上生物量增加了87.5%，磷吸收量增加了39.6%，净光合作用增强了38.5%。AMF通过抑制过度的SOD活性同时维持POD介导的H?O?清除，从而减少了氧化膜损伤。此外，AMF促进了镉在细胞壁中的固定，并减少了地上部分中生物活性镉的浓度。同时，AMF通过改变土壤细菌群落组成（尤其是恢复了假单胞菌门的丰度）降低了镉的生物可利用性。值得注意的是，在0.5% PE微塑料浓度下，AMF的保护作用更为明显，表明其效果具有浓度依赖性。

结论

本研究揭示了PE微塑料对镉的植物毒性具有浓度依赖性的双相调节机制，AMF会根据浓度动态调整其保护策略。在低浓度PE微塑料下，AMF优先促进细胞解毒过程；而在高浓度PE微塑料下，它们则转向根际稳定和被动固定镉。这些发现表明AMF是一种具有适应性的、依赖于具体环境的生物修复工具，并为评估和减轻受微塑料和重金属共同污染土壤中的风险提供了机制框架。

图形摘要

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