MAPK信号通路与根际调控：丛枝菌根共生增强芦苇对三氯卡班胁迫耐受性的机制

《Mycorrhiza》：MAPK signaling pathway and rhizosphere modulation: mechanisms of arbuscular mycorrhizal symbiosis in enhancing Phragmites communis tolerance to triclocarban stress

　　

摘要

随着全球健康挑战的日益加剧，三氯卡班污染再度成为一种严重的生态威胁，尤其在湿地生态系统中。然而，丛枝菌根真菌在三氯卡班存在的情况下如何调节植物根系抗性以及根际环境，其机制仍不甚明了。本研究建立了丛枝菌根真菌与芦苇的共生系统，并进行了三氯卡班暴露实验。结果表明，三氯卡班暴露会显著抑制芦苇的菌根定殖、根系形态以及抗氧化系统功能。具体而言，在土壤中三氯卡班浓度为5毫克/千克时，芦苇根系中的丛枝结构数量减少了3.53倍，根系总长度降至1011.13厘米，抗氧化系统的综合生物标志物反应指数也降到了0.25。相比之下，丛枝菌根共生则有助于促进芦苇根系的形态和生理生长。转录组分析显示，丛枝菌根共生会上调丝裂原活化蛋白激酶信号通路中关键酶的基因表达，而三氯卡班暴露则会降低这些基因的表达水平。此外，在根际土壤中，微生物群落的组成和结构也受到丛枝菌根共生和三氯卡班暴露的明显影响。与丛枝菌根共生所导致的与代谢相关的土壤代谢物上调不同，三氯卡班暴露则使多个功能类别的土壤代谢物表达下降，包括代谢、环境信息处理以及细胞过程等方面。这项研究有助于我们更深入地了解丛枝菌根共生如何在三氯卡班存在的情况下增强芦苇的抗性并维持根际环境的稳定，同时也证明了应用丛枝菌根真菌提升湿地系统净化能力的潜力。