摘要
稀土开采冶炼以及含稀土磷肥的长期施用导致稀土污染盐渍化土壤问题，威胁生物安全和人类健康，对稀土污染盐渍化土壤的治理迫在眉睫。丛枝菌根（AM）真菌可促进植物对营养元素的吸收、改善光合效率、减少对有害离子的吸收，提高植物抗逆境胁迫能力。因此，AM真菌-植物联合已被应用于修复稀土污染土壤和盐渍化土壤。目前，AM真菌提高植物对稀土胁迫抗性的分子机制和AM真菌对稀土污染盐渍化土壤植物根际微生物群落的影响及在帮助植物抵抗稀土-盐复合胁迫中可能发挥的作用研究，还尚属空白领域。 本研究采用盆栽试验方法，以玉米（Zeamays）为供试植物，模拟不同程度的La污染土壤（0、5、20和100mg·kg-1La）和不同程度盐渍化稀土污染土壤（100mg·kg-1La，0、0.6、1.2和1.8g·kg-1NaCl），研究接种AM真菌幼套球囊霉Claroideoglomusetunicatum对玉米生长、营养元素吸收、光合效率、稀土与盐的吸收转运、土壤理化性质以及根际细菌群落结构的影响；探究了100mg·kg-1La胁迫下，AM真菌对玉米转录组、蛋白组以及代谢组的影响，揭示AM真菌增强植物对稀土耐受性的分子机制和植物对稀土-盐复合胁迫耐受性的根际微生物作用。主要结果如下： （1）与0mg·kg-1La相比，5mg·kg-1La处理使玉米总干重显著增加14.45%，100mg·kg-1La处理则显著下降34.63%。单La和La-NaCl复合处理下，AM真菌均可与玉米形成良好共生关系，菌根侵染率为38.30%~70.56%，且随胁迫浓度增加而显著降低。100mg·kg-1La胁迫下，0~1.8g·kg-1NaCl显著抑制玉米生长。单La和La-NaCl复合胁迫下，AM真菌使玉米净光合速率和最大光合效率显著增加68.81%~277.33%和8.22%~25.81%，P浓度显著增加15.21%~73.68%，玉米地上部干重、根部干重和总干重显著增加57.73%~356.16%、82.12%~1211.43%和63.17%~450.96%，C:P和N:P显著降低12.07%~27.73%和11.18%~54.35%。 （2）单La胁迫下，AM真菌使玉米La含量显著增加60.50%~58.55%；La-NaCl复合胁迫下，AM真菌使玉米La和Na浓度显著降低37.33%~56.55%和47.27%~49.73%，La和Na含量显著增加50.74%~1184.66%和52.90%~672.88%，La转运率显著下降21.59%~65.71%。随La和NaCl浓度增加，土壤电导率显著增加，pH显著下降；AM真菌使土壤电导率显著降低，提高了土壤pH。单La和La-NaCl复合胁迫下，AM真菌使根际土壤速效磷和速效钾浓度显著降低，有效态La浓度显著增加6.54%~14.63%。 （3）AM真菌和La与NaCl浓度均会影响根际土壤细菌群落结构。单La和La-NaCl胁迫下对细菌群落的影响分别为AM真菌大于La浓度和NaCl浓度大于AM真菌；显著影响根际细菌群落的环境因子分别是AM真菌gt;土壤电导率gt;速效磷浓度和土壤电导率gt;NaCl浓度gt;速效钾浓度。AM真菌显著改变土壤细菌群落结构，增加了优势菌门中厚壁菌门和绿弯菌门丰度，显著富集芽孢杆属（Bacillus）或根瘤菌（Rhizobium）等有益促生菌。 （4）100mg·kg-1La胁迫下，AM真菌使3331个基因表达、864个蛋白表达和358个代谢物丰度显著改变。植物激素信号转导（map04075）是上调差异基因富集程度最高的通路，生长激素相关基因、WRKYTFs和MYBTFs基因表达上调；上调差异蛋白质显著富集在核糖体（map03010），37个核糖体蛋白表达上调；上调代谢物显著富集在8个与磷脂代谢和吞噬作用相关通路，下调差异代谢物显著富集在嘧啶代谢（map00230）、嘌呤代谢（map00240）和α-亚麻酸代谢（map00592）。单组学结果表明，La胁迫下AM真菌改善了植物生长，促进了植物蛋白质合成，降低了植物C和N资源消耗，提高了植物的抗逆性。 （5）组学联合分析显示，AM真菌使油菜素类固醇生物合成（map00905）通路中2个基因和2个蛋白表达上调，使光合作用通路中11个基因和22个蛋白表达下调；差异基因与差异代谢物共同显著富集的通路是半乳糖代谢和甘油磷脂代谢。UDP-D半乳糖、蜜二糖和1-磷脂酰-1d-肌醇3-磷酸丰度增加并富集在多个通路。13个ABC转运体基因、5个金属转运蛋白基因（包括金属转运蛋白Nramp6基因）以及液泡相关基因显著上调，2个ABC转运蛋白家族蛋白、液泡和囊泡的差异蛋白均上调，ABC转运中蜜二糖的丰度增加。AM真菌可能通过缓解光损伤和减少光合通路的资源消耗，促进La从细胞质到液泡或囊泡的转运和区隔化，从而降低La对植物的胁迫压力。 本研究结果表明，AM真菌显著促进了La和La-NaCl复合胁迫下玉米的生长；AM真菌可通过改善玉米营养元素吸收、增强光合作用、降低La和NaCl的浓度，影响根际土壤细菌群落结构，富集根际促生菌，调节植物激素信号转导、油菜素类固醇生物合成、光合作用、ABC转运、无机磷酸转运、核糖体、嘧啶和嘌呤代谢、甘油磷脂等通路，从而促进La的转运和液泡区隔化，降低细胞内La的毒性，提高植物对稀土和稀土-盐胁迫的耐受能力。研究结果为深入理解AM真菌提高植物对稀土胁迫耐受性的分子机制和AM真菌调节细菌群落提高植物对稀土-盐复合胁迫耐受性提供数据基础，并为AM真菌-植物联合应用于稀土污染盐渍化土壤修复提供理论依据。
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