专访陈保冬：让菌要吃掉土壤中的“重金属”
更新时间：2014-07-07 23:36
来源：OFweek节能环保网
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菌根真菌不仅能提高植物对重金属污染环境的适应性，其实还可以提高植物的抗旱性，对细菌侵染的抵抗，还有贫瘠、土壤结构的改良等等方方面面都有作用，这些方面我们作为一个课题组都在做，但是我们还是以菌根真菌为核心，整个研究菌根真菌在土壤生态系统里的作用，在调解整个生态系统地上地下的作用，对整个环境变化的响应的作用。
陈保冬简介：陈保冬，中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室研究员、博士生导师，“土壤生态过程与生态重建”研究组组长。2002年7月获中国农业大学农学博士学位。2006年11月至2008年10月，日本学术振兴会(JSPS)外国特别研究员，在日本畜产草地研究所工作。2009年-2011年，德国洪堡基金会 “洪堡学者”，在柏林自由大学进行合作研究。2009年入选中国科学院“百人计划”。 先后主持或参与数项国家自然科学基金面上项目、科技部973项目、科技攻关项目，以及中科院知识创新工程重要方向项目有关菌根生态生理的研究工作。目前在国内外学术杂志发表学术论文60余篇，其中SCI 收录40余篇。 担任学术杂志Pedobiologia及《生态学报》编委。2009年获国家自然科学奖二等奖。2011年获广东省自然科学奖二等奖。
问：您当初是何种机缘选择了研究菌根真菌在土壤修复方面的应用?在学习过程中遇到了何种困难?
陈保冬：这个要追溯到我研究生的时候，我的研究生导师李晓林教授帮我确定的这个题目，当时菌根真菌的课题国内做的还是非常少的。我的导师中国农业大学李晓林教授在菌根研究领域非常知名。在我的研究生初期，李老师从网上帮我筛选了100份左右的菌根论文供我阅读。这使得我对菌根真菌有了初步的了解。在研究生毕业之后就一直从事菌根方面的研究，菌根在土壤修复方面的应用是我研究方向之一。
在研究生遇到最大的问题是我的导师当时并没有在国内，我只能凭借身边现有的资源进行学习。李晓林教授在出国前给我安排的任务便是让我培养一小盘胶卷盒的菌根真菌。不过当时我还是通过反复的理论学习和实践，最终完成培养真菌的工作。
问：中国国内菌根修复的研究现状如何?国外有哪些可以值得借鉴的经验?
陈保冬：据我所知，目前专门研究菌根在土壤修复研究的团队并不多。譬如像中国矿业矿大学(北京)、南京土壤研究所、西北农林大学等。菌根修复的理论研究经过数十载，现在已经有了一些突破性进展，关于菌根以前研究最多的就是菌根如何帮助植物吸收磷，这方面的研究非常非常多，当然现在已经很系统很深入。近些年，我们通过实验证实菌根对于植物适应污染的环境，尤其是严重污染的环境，它的作用是非常积极和显著的。当然蜈蚣草这个植物，是做重金属污染土壤植物修复的明星植物，早期我们事先不知道蜈蚣草能不能形成菌根，经过野外调查取样，得出的结论非常惊讶。试验模拟也表明，菌根也能够提高蜈蚣草对砷污染的耐性，而且能够提高生物量，总体上能够增加蜈蚣草对砷吸收累积的量，所以也能够促进通过植物修复砷污染环境的效率。
菌根真菌它改善植物在砷污染环境下的生长，并不是通过减少吸收来实现的，而是通过生长稀释效应，也就是说，菌根主要是促进植物对磷的吸收，改善植物磷营养，促进植物生长，对植物体内的砷达到一个稀释效果，同时还有一点，它能够减少植物里的砷由根系向地下的分配，尤其是降低地上这种砷的积累，从而减轻砷的毒害。
国外菌根修复技术的研究现在已经很成熟，客观上讲，我国还有些很大差距。在我研究生时候，国外已经有比较成熟的理论及应用。我们有时也是参考国外先进经验进行学习。这几年来，我国基础理论与国外的差距逐渐缩小，但是应用技术，菌剂研发的工作几乎还没有，从理论到实际应用国内做的还是非常少的，配套技术还不完善。国内仍停留在实验的层面上，有小规模示范性研究。在未来我们将会进行更多的菌根真菌实际应用的研究。
问：在未来的研究中，土壤中添加菌根真菌并种植经济作物是否具有可行性，以达到土壤修复和经济创收双赢?
陈保冬：这是很好的先进的理念。植物修复的突出的优点就是它能使土壤最大可能的恢复到近自然的生态系统。在实际应用中有一定可行性，可以将菌根真菌和经济作物结合起来。譬如选取能源植物、药用植物作为修复植物，从而降低生态恢复的成本。但目前遇到最大的问题是，找不到经济上的承担者。
实际应用方面我们做的很少，主要是一些机理研究，但也进行了一些实际工作。比如说在铜尾矿上，我们可以看到菌根对不同尾矿沙上不同植物生长的影响，大多数植物生长的积极作用是非常显著的。我们尝试着从污染的地方分离一些菌种，它们可能有些特殊的蔓径，对植物适应污染环境更有好处。
问：在重金属污染浓度过大的矿区场地等区域的土壤中，植物或菌根真菌容易死亡，那么菌根真菌怎么寻求突破?
陈保冬：从菌根真菌的作用机理来讲，菌根真菌对于植物适应重金属污染的土壤有两方面作用。一是间接作用即主要作用。通过研究表明，土壤遭受重金属污染或其它不利条件下，植物的根系很容易受到伤害，造成植物不能很好地吸收水分和养分而死亡，在此情况下，菌根真菌可以帮助植物更好地吸收水分和养分以适应环境胁迫;二是直接作用也称专性作用。菌根真菌可以直接影响重金属在植物——土壤体系中的迁移转化，尤其是能够对重金属产生过滤和屏障作用，直接减少重金属进入植物体内的量。具体表现为，一是某些菌根真菌的细胞壁成分对重金属有很强的吸附能力，二是菌根真菌与植物的界面对重金属有过滤作用，三是某些菌根真菌缺少重金属的吸收通道，直接阻碍重金属进入植物体内。因此，菌根真菌对植物适应环境有着多重功能性，除了帮助植物平衡矿质营养、吸收书分，还可以减少植物地上部分重金属的累积。在重金属污染情况下，菌根真菌与植物互惠互利，形成逆境与共生的关系。植物对菌根真菌产生依赖性，诱导菌根真菌侵染植物，植物受到侵染后，也会反馈和改变植物根际环境等，以此改变重金属的形态和生物有效性，改变重金属在植物——土壤体系中的迁移转化。
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