鎘、砷脅迫下接種叢枝菌根真菌對(duì)烤煙鎘、砷累積及生理特性的影響

張志芳，豁澤春

（商丘學(xué)院 風(fēng)景園林學(xué)院，河南 商丘 476000）

鎘（Cd）和砷（As）是造成土壤污染的重要重金屬物質(zhì)，二者皆具有高移動(dòng)性和高毒害性等特征[1]。未受污染的土壤中Cd 正常水平為0.01～0.70 mg/kg，但由于人類活動(dòng)和高地質(zhì)背景，土壤Cd含量往往超標(biāo)。Cd 可與植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白和代謝酶的硫醇基團(tuán)（SH）結(jié)合，破壞SH 的功能活性和氧化還原調(diào)節(jié)能力[2]。As 在土壤中以多種形式存在，土壤條件是影響As形態(tài)的主要因素，通氣狀況良好的土壤中主要是As5+形態(tài)，而As3+多存在于淹水環(huán)境中[3]。植物體吸收As的過程中，砷酸鹽通過與磷酸鹽競(jìng)爭(zhēng)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入植物體，在三磷酸腺苷（ATP）合成中替代磷的功能地位，致使植物光合效率下降，且與Cd類似，As與SH 同樣具有高親和力[4]。植物可以在分子生化水平上采取不同的策略降低體內(nèi)的重金屬含量。一種常見的機(jī)制是合成植物螯合素（PCs）[2，5]，PCs 是富含半胱氨酸的一種硫醇肽，其合成以谷胱甘肽（GSH）為底物，通過組成型植物螯合酶催化的轉(zhuǎn)肽化作用合成PCs[6?7]。植物體中一旦進(jìn)入一定劑量的Cd、Zn、Hg、Cu、Pb、As等重金屬，細(xì)胞質(zhì)中的肽轉(zhuǎn)化被激活，高爾基體會(huì)迅速合成PCs，PCs 通過其硫基官能團(tuán)螯合重金屬，PCs-Cd、GSHCd、PCs-As3+和GSH-As3+復(fù)合物可以通過液泡膜運(yùn)輸?shù)揭号葜?，然后在液泡中被固定，從而在一定程度上緩解重金屬帶來的不利影響[2，8]。

叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）真菌隸屬于球囊菌亞門，是一類在土壤中廣泛存在的重要功能性微生物，其可與大多數(shù)陸地植物的根建立互惠共生關(guān)系，改善植物礦質(zhì)養(yǎng)分吸收、促進(jìn)植物生長(zhǎng)以及緩解環(huán)境脅迫等[9?11]。前人研究表明，重金屬脅迫下，AM 真菌可以分泌球囊霉素絡(luò)合土壤中的污染物，或者通過菌絲作用將重金屬吸附并固定在菌絲胞間內(nèi)[12?13]?？緹熓且环N根系發(fā)達(dá)且生物量較高的植物，這意味著其具有較大的重金屬累積潛力。對(duì)人類而言，吸食含重金屬的卷煙，重金屬會(huì)隨著主流煙氣進(jìn)入人體，導(dǎo)致機(jī)體功能衰退[14]。目前，已發(fā)現(xiàn)在田間煙草根際中存在大量的AM 真菌，且AM 真菌作為接種菌對(duì)煙草生長(zhǎng)、生理代謝和煙草品質(zhì)等方面皆具有較好的促進(jìn)作用[15]，但Cd、As重金屬脅迫下AM 真菌對(duì)烤煙相關(guān)生理影響的研究鮮有報(bào)道。鑒于此，探索接種AM 真菌對(duì)不同濃度Cd、As 脅迫下煙草生長(zhǎng)、生理代謝及重金屬累積的影響，以期為應(yīng)用AM 真菌防控?zé)煵軨d、As 重金屬污染提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和供試材料

試驗(yàn)于2020 年5—6 月商丘學(xué)院玻璃溫室中進(jìn)行。供試煙草品種為豫煙7 號(hào)，采用改進(jìn)的無菌漂浮育苗在光照室中培養(yǎng)至五葉期。

AM 真菌為摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae），購(gòu)自北京農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所。菌株采用白三葉草進(jìn)行擴(kuò)繁，試驗(yàn)接種物由孢子（20個(gè)/g）、菌絲、根系殘?bào)w和土壤組成。

供試土壤取自商丘農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站原始林區(qū)（115°34′37″E，34°35′51″N）的0～20 cm 土層，土壤質(zhì)地為砂壤，去除植物殘?bào)w及碎石，經(jīng)風(fēng)干后混勻過3 mm 網(wǎng)篩。供試土壤皆經(jīng)高壓蒸汽滅菌（121 ℃，1×105kPa，2 h）去除土壤土著AM 真菌的干擾，待土壤冷卻后混合備用。土壤含有機(jī)質(zhì)13.35 g/kg、全氮0.87 g/kg、堿解氮82.8 mg/kg、有效磷20.11 mg/kg、速效鉀113.64 mg/kg、有效砷0.11 mg/kg、有效鎘0.16 mg/kg。

外源Cd 為氯化鎘（CdCl2），外源As 為砷酸二氫鈉（Na2HAsO4·7H2O），均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。試驗(yàn)所用N、P、K 肥分別采用分析純NH4NO3、KH2PO4 和K2SO4，均購(gòu)自上海億欣科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，根據(jù)國(guó)家土壤Cd、As污染3 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和土壤Cd、As 污染狀況，Cd、As 均設(shè)置0、1、30 mg/kg（以純量計(jì)）3 個(gè)水平，分別為CK（Cd=0 mg/kg、As=0 mg/kg）、Cd1（Cd=1 mg/kg），As1（As=1 mg/kg）、Cd30（Cd=30 mg/kg）、As30（As=30 mg/kg）。上述處理皆設(shè)置接種AM 真菌（AM）和不接種AM 真菌（NM）2 種方式，試驗(yàn)共10 個(gè)處理組合方式，每個(gè)處理5次重復(fù)。

采用圓桶狀黑色聚乙烯塑膠盆栽器具（底部直徑16 cm，高25 cm），使用前采用75%乙醇與紫外線滅菌，每盆裝土6 kg。將肥料（N=2.5 g，N-P2O5-K2O=1∶1∶2）、菌劑與土壤提前混合均勻，其中AM 處理盆缽中加入AM 真菌菌劑100 g，即保持每盆孢子數(shù)為2 000 個(gè)，NM 處理加入等量的滅活菌劑。選取長(zhǎng)勢(shì)相同且無病害特征的壯苗，每盆種植1株，保持80%土壤持水量，煙株幼苗培養(yǎng)20 d 后以溶液形式加入外源Cd、As。種植期間不定時(shí)加入無菌水，其他管理措施相同。Cd、As 處理后30 d 收獲植株，試驗(yàn)共培養(yǎng)50 d。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 根系侵染率及根系性狀 培養(yǎng)50 d 時(shí)選取每個(gè)處理長(zhǎng)勢(shì)均一的煙株，采用清水小心清洗獲得完整根系。采用Epson Perfective V700 photo 掃描儀對(duì)根系進(jìn)行掃描，采用WinR HIZO-Pro 軟件（Regent Instruments LA2000，Canada）分析根系體積、總根長(zhǎng)、根系表面積、根系平均直徑等參數(shù)。根系形態(tài)測(cè)定完畢后進(jìn)行AM 侵染率測(cè)定，將根切成1 cm 長(zhǎng)的小段，采用品紅溶液染色，光學(xué)顯微鏡下用網(wǎng)格交叉記數(shù)法[16]計(jì)算菌根侵染率（m，%）、叢枝豐富度（A，%）和囊泡豐度（V，%）。

1.3.2 煙株株高、葉面積、光合特征及生物量

于培養(yǎng)第49天（晴天）上午10：00使用LI-6200便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定從下往上數(shù)第5～7片葉的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度（Ci）等指標(biāo)。溫度和光量子密度參數(shù)參考文獻(xiàn)[17?18]設(shè)置。培養(yǎng)50 d 時(shí)選取每個(gè)處理長(zhǎng)勢(shì)均一的煙株，采用卷尺測(cè)量煙株株高，測(cè)定煙株從下往上數(shù)第7 片有效葉片葉面積，葉面積（cm2）=0.634 5×長(zhǎng)×寬。將煙株地上部、根系置于烘箱中105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒質(zhì)量并稱量記錄。各處理重復(fù)3次。

1.3.3 植物Cd、As 含量 測(cè)定地上部和根系生物量后，將各處理樣品粉碎制成待測(cè)樣品。分別稱取1.000 g 地上部、根系粉碎樣品于Teflon PFA 窄口瓶中，加入2 mL HNO3和2 mL 30% H2O2，在封閉條件下高溫消解得到消解物。將消解物轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，并用去離子水補(bǔ)足刻度制成待測(cè)樣。使用配有Varian VGA-77 氫化物發(fā)生器的光譜儀（Varian SpectrAA-250 Plus，USA），采用氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法（HG-AAS）測(cè)定As 含量，采用電感耦合等離子體光譜儀（ICP-OES）測(cè)定樣品中的Cd含量。

1.3.4 谷胱甘肽（GSH）和植物螯合素（PCs）的質(zhì)量摩爾濃度 培養(yǎng)50 d 后稱取根系、地上部鮮樣1.00 g，加入三氯乙酸（DTPA）和5%磺基水楊酸順時(shí)針快速研磨，在低溫高速離心機(jī)（4 ℃、10 000 r/min）下離心10 min，獲得上清液。將上清液分為兩部分，一部分用于測(cè)定GSH 的質(zhì)量摩爾濃度，即按照總谷胱甘肽（GSH）DTNB 速率檢測(cè)試劑盒相關(guān)說明測(cè)定GSH 的質(zhì)量摩爾濃度；另一部分用于測(cè)定PCs 的質(zhì)量摩爾濃度。將上清液通過0.45 μm 孔徑過濾器針頭（Goettingen15A，Germany），采用配備自動(dòng)采樣器的HPLC 系統(tǒng)（PerkineElmer model 225，USA）通 過 反 相PurospherLiChroCART C18 小 柱（Merck GmbH 33A，Germany）提取得到官能團(tuán)粗提取物。將三氟乙酸（0.05%）與色譜級(jí)乙腈進(jìn)行復(fù)配，設(shè)置26 個(gè)百分比梯度（1%～26%），加入粗提物和300 mL Ellman 試劑，以0.7 mL/min 的進(jìn)速進(jìn)行分離，采用412 nm 柱進(jìn)行衍化，采用高效液相色譜儀（PerkinElmer200，USA）測(cè)定粗提物相關(guān)含量，PCs的質(zhì)量摩爾濃度測(cè)定采用購(gòu)買的GSH 標(biāo)準(zhǔn)物（Germany）進(jìn)行樣品標(biāo)準(zhǔn)定量。以上分析均委托生工生物（上海）股份有限公司完成。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 19.0進(jìn)行LSD檢驗(yàn)分析（P<0.05），采用Origin 8.0 進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同Cd、As脅迫下接種AM真菌對(duì)烤煙菌根侵染狀況的影響

由表1 可知，未接種（NM）情況下均未發(fā)現(xiàn)AM真菌侵染情況。接種AM 真菌情況下，CK 菌根侵染率為73.55%，不同水平As 處理與CK 無顯著差異，而1、30 mg/kg Cd 處理菌根侵染率分別為51.25%、41.26%，顯著低于上述處理；就叢枝豐富度而言，與CK（35.78%）相 比，1、30 mg/kg Cd 處 理 分 別 為15.99%、13.47%，均顯著低于CK，而不同水平As 處理叢枝豐富度與CK 差異不顯著；各處理泡囊豐度的表現(xiàn)趨勢(shì)與菌根侵染率、叢枝豐富度基本一致。值得注意的是，接種AM 真菌情況下，3 個(gè)指標(biāo)均以CK 最大，1 mg/kg As 和Cd 處理菌根侵染率、叢枝豐富度、泡囊豐度均有所下降，30 mg/kg As 和Cd 處理下，上述指標(biāo)總體上表現(xiàn)為進(jìn)一步降低，可見，隨著Cd、As水平提高，煙株菌根化下降，其中Cd對(duì)AM真菌侵染影響較大。

表1 不同鎘、砷水平下AM真菌對(duì)烤煙菌根侵染狀況的影響Tab.1 Effects of AM fungi on mycorrhizal infection of flue-cured tobacco under different Cd and As levels %

2.2 不同Cd、As脅迫下接種AM真菌對(duì)烤煙生長(zhǎng)及光合特征的影響

由表2 可知，接種AM 真菌（AM）處理的烤煙地上生物量和葉面積均高于不接種（NM）處理。以CK-AM 處理地上生物量最高，為17.26 g/盆，顯著高于其他處理；且無論是AM 處理還是NM 處理中，30 mg/kg Cd、30 mg/kg As 處理烤煙地上生物量均低于1 mg/kg 水平處理，表明重金屬濃度越高，植物生長(zhǎng)受到的抑制作用越大。就葉面積而言，CK-NM 與CK-AM 處理、AS1-NM 與AS1-AM 處理存在顯著差異，其他Cd、As水平不同接菌方式間無明顯差異。

表2 不同鎘、砷水平下AM真菌對(duì)烤煙生長(zhǎng)及光合特征的影響Tab.2 Effects of AM fungi on growth and photosynthetic characteristics of flue-cured tobacco under different Cd and As levels

光合特征參數(shù)與生物量、葉面積的表現(xiàn)規(guī)律相似，即接種AM 真菌（AM）處理的烤煙光合特性參數(shù)均高于NM處理，表明接種AM真菌對(duì)植株光合作用具有一定促進(jìn)作用。其中，胞間CO2濃度（Ci）以CKAM 處理最高，顯著高于1、30 mg/kg Cd 處理；而As處理中，無論是否接種AM 真菌，0（CK）、1、30 mg/kg As 處理均無顯著差異。凈光合速率（Pn）以Cd30-NM 處理最低，顯著低于其他處理；以CK-AM 處理最高，As1-AM 處理其次，二者無顯著差異且均顯著高于其他處理，其增幅分別為15.03%～51.11%、13.71%～50.35%。各處理氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）的表現(xiàn)趨勢(shì)與Pn基本一致。

2.3 不同Cd、As脅迫下接種AM真菌對(duì)烤煙根系形態(tài)的影響

由表3 可知，各處理烤煙根系生物累積量介于1.15～3.02 mg/盆，以Cd30-NM處理最低，Cd1-NM其次，二者間差異顯著且均顯著低于其他各處理。不同水平Cd、As 處理烤煙根系生物累積量均以AM 處理顯著大于NM 處理。根系體積以CK-NM、CK-AM最大，顯著高于Cd30-NM、As30-NM 處理，但與其他處理無顯著差異，Cd30-NM、As30-NM 處理根系體積無顯著差異。根系直徑以CK-AM 最大，顯著大于CK-NM 及其他As、Cd 水平處理；而1、30 mg/kg Cd、As 處理中均表現(xiàn)為AM 處理大于NM 處理，但差異不顯著?？偢L(zhǎng)以CK-AM 最大，As1-AM 處理其次，二者無顯著差異，但較其他處理分別顯著增加5.40%～24.03%、4.29%～23.14%；Cd1、As1 水平下AM 與NM 處理皆存在顯著差異，Cd30、As30水平下AM 與NM 處理差異不顯著。各處理根系表面積規(guī)律與總根長(zhǎng)基本一致。

表3 不同鎘、砷水平下AM真菌對(duì)烤煙根系形態(tài)的影響Tab.3 Effects of AM fungi on root morphology of flue-cured tobacco under different Cd and As levels

2.4 不同Cd、As脅迫下接種AM真菌對(duì)烤煙不同部位Cd、As累積的影響

植物根系和地上部Cd、As 累積量通常取決于土壤中Cd、As 的有效水平。由圖1a 可知，30 mg/kg Cd 脅迫下，未接種AM 真菌（NM）處理煙株根系Cd含量為52.19 mg/kg，接種AM 真菌（AM）處理較之下降23.19%，但差異不顯著；1 mg/kg Cd 脅迫下NM 處理煙株根系Cd 含量與AM 處理亦無明顯差異。30 mg/kg Cd 脅迫下，NM 處理煙株地上部Cd 含量高達(dá)106.59 mg/kg，AM處理煙株地上部Cd含量較之顯著降低40.55%，而1 mg/kg Cd濃度處理下AM與NM處理煙株地上部Cd 含量無顯著差異。由圖1b 可知，30 mg/kg As 脅迫下，NM 處理根系A(chǔ)s 含量為157.24 mg/kg，AM 處理根系A(chǔ)s 含量較NM 處理顯著降低78.50%；而地上部As 含量表現(xiàn)為AM 處理較NM 處理下降20.94%，但二者間差異不顯著。1 mg/kg As下AM 處理煙株根系、地上部As 含量與NM 處理均無顯著差異。

圖1 不同鎘、砷水平下AM真菌對(duì)烤煙不同部位鎘（a）、砷（b）累積的影響Fig.1 Effects of AM fungi on cadmium（a）and arsenic（b）accumulation in different parts of flue-cured tobacco under different Cd and As levels

2.5 不同Cd、As脅迫下接種AM真菌對(duì)烤煙不同部位GSH質(zhì)量摩爾濃度的影響

由圖2 可知，任一水平Cd、As 處理下，AM 處理煙株根系GSH 質(zhì)量摩爾濃度均較NM 處理顯著增加，表明AM 真菌可促進(jìn)煙株根系GSH 的分泌。且不論是Cd 處理還是As 處理下，各處理皆以30 mg/kg 水平下根系GSH 質(zhì)量摩爾濃度最高。AS、Cd 各水平下，AM 處理煙株地上部GSH 質(zhì)量摩爾濃度均高于NM 處理，但僅1 mg/kg Cd、1 mg/kg As、30 mg/kg Cd 脅迫下AM 處理與NM 處理差異顯著，其中，30 mg/kg Cd 下，AM 處理地上部GSH 質(zhì)量摩爾濃度達(dá)到最高，為240.46 nmol/mg，較NM 處理顯著增加430.00%。不同As 濃度處理中，AM 處理地上部GSH 質(zhì)量摩爾濃度表現(xiàn)為CK>As30>As1，但三者無顯著差異。

圖2 不同鎘、砷水平下AM真菌對(duì)烤煙不同部位GSH質(zhì)量摩爾濃度的影響Fig.2 Effects of AM fungi on GSH concentration in different parts of flue-cured tobacco under different Cd and As levels

2.6 不同Cd、As脅迫下接種AM真菌對(duì)烤煙不同部位PCs質(zhì)量摩爾濃度的影響

由圖3可知，CK根系和地上部均未檢測(cè)到PCs，其合成似乎受到Cd、As 施用的誘導(dǎo)。1 mg/kg Cd下，AM 處理根系PCs 質(zhì)量摩爾濃度顯著大于NM 處理，而30 mg/kg Cd 下則相反。1 mg/kg As 下，AM 處理根系PCs 質(zhì)量摩爾濃度與NM 處理無顯著差異，而30 mg/kg As 下，AM 處理根系PCs 摩爾質(zhì)量濃度較NM處理顯著減少58.49%。

圖3 不同鎘、砷水平下AM真菌對(duì)烤煙不同部位PCs質(zhì)量摩爾濃度的影響Fig.3 Effects of AM fungi on PCs concentration in different parts of flue-cured tobacco under different Cd and As levels

1 mg/kg Cd 下，AM 處理地上部PCs 摩爾質(zhì)量濃度大于NM 處理，但二者無顯著差異；30 mg/kg Cd下，與NM 處理相比，AM 真菌處理地上部PCs 摩爾質(zhì)量濃度顯著降低。1、30 mg/kg As 下，AM 處理地上部PCs 摩爾質(zhì)量濃度均小于NM 處理，但處理間差異均不顯著。無論1 mg/kg還是30 mg/kg處理下，地上部PCs 摩爾質(zhì)量濃度均表現(xiàn)為Cd 處理大于As處理。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，盆栽培養(yǎng)50 d 后CK 菌根侵染率最高，1、30 mg/kg Cd 脅迫下其侵染率分別顯著降低30.32%、43.90%，說明Cd 脅迫下AM 真菌仍可與煙株形成共生結(jié)構(gòu)，但其共生關(guān)系顯著減弱。與CK 相比，Cd 脅迫下菌根化植株的叢枝豐富度和泡囊豐度均顯著降低，而As 處理無顯著變化，說明AM 真菌對(duì)煙株的侵染定殖受到Cd 毒害較為明顯，而As處理則未對(duì)其產(chǎn)生明顯的抑制作用。

植物生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)收主要來源于光合作用產(chǎn)生的碳水化合物[19]，根系是植物吸收礦質(zhì)養(yǎng)分的主要器官。因此，根系性狀和光合特征是植物發(fā)育優(yōu)劣的重要體現(xiàn)，植物根系性狀、葉片光合特性較好，說明植株生長(zhǎng)協(xié)調(diào)、光合作用進(jìn)程順利，有利于作物生理代謝[18，20]。本研究中，煙株地上部Pn、Gs等光合參數(shù)以及總根長(zhǎng)、根表面積、根體積等根系性狀整體上均表現(xiàn)為接種AM 真菌處理（AM）優(yōu)于不接種處理（NM）。楊世芳等[21]研究發(fā)現(xiàn)，藜麥在接種AM 真菌后，根系總根長(zhǎng)、表面積、平均直徑和體積均顯著高于未接種處理。陳笑瑩等[22]研究表明，菌根化玉米具有較高的最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv）以及最大光化學(xué)效率（Fv/Fm），并且葉片Pn 和Gs 顯著增加。前人研究表明，AM 真菌可提高宿主對(duì)養(yǎng)分的獲取能力，宿主根系及生理參數(shù)的提高可能是養(yǎng)分得到改善的結(jié)果[23?25]。此外，本研究進(jìn)一步表明，隨著土壤中As、Cd 含量的提高，煙株光合參數(shù)和根系特征均不同程度降低，在30 mg/kg 水平時(shí)最低，表明As、Cd 對(duì)煙草生理有一定的毒害抑制性。就生理特征和干物質(zhì)量累積來看，Cd脅迫對(duì)煙株的抑制作用大于As脅迫。

本研究結(jié)果表明，接種AM 真菌降低了煙株根系及地上部Cd積累，但在1 mg/kg Cd 脅迫下，AM 處理地上部和根系的Cd 含量與NM 處理差異不顯著。而在LUGON 等[26]的研究中，同樣使用了原始土壤（Cd 有效性為0.49 mg/kg），接種AM 真菌處理顯著降低了1 mg/kg Cd 脅迫下煙株不同部位的Cd 含量；此外，本研究中，1 mg/kg Cd 脅迫下煙株地上部Cd含量（14.15 mg/kg）明顯高于LUGON 等[26]的檢出水平（6.78 mg/kg），推測(cè)可能是脅迫環(huán)境下不同地區(qū)AM 真菌種類存在功能差異的結(jié)果[23]。本研究進(jìn)一步表明，NM 處理?xiàng)l件下，1 mg/kg Cd 脅迫下地上部Cd 含量低于根系，在30 mg/kg Cd 脅迫下則反之。前人研究表明，當(dāng)環(huán)境中Cd 濃度較低時(shí)，AM 真菌可通過菌絲截留功能使得Cd 主要累積在黑麥草（Lolium perenneL.）根系中[27]，而當(dāng)濃度過高時(shí)，為保證根系的養(yǎng)分吸收及代謝，Cd則通過長(zhǎng)距離運(yùn)輸主要累積于地上部[28]，本研究結(jié)果與之基本一致。

本研究中，30 mg/kg Cd 脅迫下，AM 處理煙株根系PCs 質(zhì)量摩爾濃度顯著低于NM 處理，但NM 與AM 處理煙株根系Cd 含量無顯著差異；30 mg/kg Cd脅迫下，AM、NM處理煙株地上部PCs質(zhì)量摩爾濃度與其Cd 含量表現(xiàn)一致，均為AM 處理顯著低于NM處理。前人研究表明，在外界脅迫下煙株能夠調(diào)控PCs快速合成以緩解脅迫毒害帶來的損傷[2，28?29]。本研究表明，接種AM真菌可刺激根細(xì)胞中GSH合成，AM 處理植株的GSH 質(zhì)量摩爾濃度較NM 處理更高，而植物螯合劑PCs的質(zhì)量摩爾濃度更低，這可能是PCs 已作用于螯合轉(zhuǎn)運(yùn)重金屬Cd 的結(jié)果[2，29]。因此，30 mg/kg Cd 脅迫下，AM 處理煙株根系、地上部Cd 含量較相應(yīng)部位的NM 處理分別降低23.19%、40.55%。

As 處理的As 累積規(guī)律與Cd 處理的Cd 累積規(guī)律存在一定差異。30 mg/kg As 脅迫下，NM 處理根系A(chǔ)s含量較高，AM 處理根系A(chǔ)s含量較之顯著降低78.50%，AM 處理地上部As 含量與NM 處理相比降低20.94%，但二者無顯著差異，表明AM 真菌可有效阻遏根系吸收高濃度As，同時(shí)抑制As 向地上部移動(dòng)。這可能是由于AM 真菌具有將重金屬固定在菌絲細(xì)胞壁或菌絲體內(nèi)部以及分泌有機(jī)酸降低根際pH 值的作用，從而達(dá)到降低重金屬有效性的結(jié)果[30?31]。本研究中，1 mg/kg As 脅迫下AM 處理煙株根系生物量比NM 處理高8.12%，這可能與植物體GSH 含量增加從而提高了植株的脅迫能力有關(guān)[32]。進(jìn)一步研究表明，與30 mg/kg As 脅迫水平相比，1 mg/kg As 脅迫下根系、地上部As 含量均較低，且AM 處理與NM 處理無明顯差異；30 mg/kg As 脅迫下，AM 處理根系A(chǔ)s 含量顯著低于NM 處理，且無論1 mg/kg 還是30 mg/kg 水平下，根系A(chǔ)s 含量皆高于地上部，從側(cè)面說明As從根系向地上部轉(zhuǎn)移的量較少。這可能是AM 真菌菌絲阻遏了根系對(duì)As 的吸收以及由共生關(guān)系產(chǎn)生的促生作用帶來的生理緩解效應(yīng)[33]。本研究中，根系和地上部GSH 質(zhì)量摩爾濃度表明，接種AM 真菌提高了根和地上部GSH 質(zhì)量摩爾濃度，從而增加了合成PCs的底物有效性，表明AM 真菌可提高Cd、As脅迫下植物體的GSH 分泌水平，這有助于絡(luò)合Cd、As等有害元素。

綜上，本研究表明，摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）可與煙草形成良好的共生關(guān)系，從而改善煙株光合特征及根系生長(zhǎng)發(fā)育。此外，AM 真菌可提高煙草植株中抗氧化劑GSH 的分泌與合成、降低烤煙地上部和根系中Cd、As 累積。本研究結(jié)果為AM 真菌應(yīng)用于煙草安全生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。