丛枝菌根真菌(AMF)能与大多数植物存在共生关系,缓解重金属胁迫对植物的伤害。海州香薷(Elsholtzia splendens)作为铜耐性植物,被誉为铜草,是一种广泛分布于铜矿区的植物,可用于修复铜污染的土壤和铜矿区生态重建。已有研究发现海州香薷可形成从枝菌根结构。本文通过研究铜胁迫下接种AMF对不同时期海州香薷光合色素含量、抗氧化能力和铜积累,土壤理化性质和酶活性以及根际土壤微生物活性和群落多样性的影响,以期探究AMF对海州香薷适应铜胁迫的机理。实验分为添加与不添加铜(Cu)以及接种与不接种AMF,共4个处理:即对照(CK)、添加Cu(Cu)、接种AMF(AMF)、添加Cu和接种AMF(Cu+AMF)。结果如下:1、铜胁迫下接种AMF对海州香薷光合色素含量、抗氧化和膜脂过氧化的影响与对照相比,Cu胁迫使8月(营养期)和10月(开花期)的海州香薷叶片叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素(Chl(a+b))、类胡萝卜素(Car)含量均显著降低;叶片和根系抗氧化酶活性显著下降;抗氧化剂含量(营养期叶片抗坏血酸和开花期根部谷胱甘肽含量除外)也显著下降;质膜相对透性(MRP)和丙二醛(MDA)含量显著增加;非蛋白巯基(NPT)和螯合肽(PCs)含量显著下降。与Cu胁迫相比,胁迫下接种AMF可使营养期和开花期海州香薷叶片叶绿素含量显著增加;营养期叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性以及开花期叶片SOD、POD、APX活性和根部APX活性显著提高;营养期根部抗坏血酸(AsA)含量显著增加;营养期根部MDA含量和质膜相对透性(MRP)以及开花期MDA含量显著下降。总之,接种AMF可增加Cu胁迫下海州香薷螯合肽含量,减少游离的Cu离子,提高光合色素含量和抗氧化能力,降低膜脂过氧化水平,从而缓解Cu胁迫对植株造成的伤害,增强海州香薷对Cu胁迫的适应性。2、铜胁迫下接种AMF对海州香薷根系侵染率和铜积累的影响在8月(营养期)和10月(开花期),AMF处理和Cu+AMF处理均具有较高的根侵染率。表明无论Cu胁迫与否,接种AMF对海州香薷根系均具有良好的侵染效果。在不同时期内,Cu处理下无污染区的海州香薷的不同器官的Cu含量均很高,海州香薷Cu含量在器官中含量分布均为:根>茎>叶。而Cu胁迫下接种AMF后明显阻隔了 Cu进入植株(尤其是地上部分),植物根、茎、叶的Cu含量,在营养期分别减少了 56.2%、50.9%和41.9%;在开花期则分别减少了 53.5%、47.6%和35.0%。说明接种AMF能对Cu有一定的抗性,将一部分Cu离子排斥于植物体外,阻隔Cu进入植株体内,能够直接缓解过量Cu对海州香薷的毒害。3、铜胁迫下接种AMF对土壤理化性质和酶活性的影响在不同时期,Cu胁迫均显著降低了植株根际土壤pH值,而土壤的全N、速效P、速效K、有机质的含量均显著高于对照处理;接种AMF使胁迫下植株根际土壤的全N、速效P、速效K和有机质的含量明显降低。单一接种AMF处理对植株根际土壤中的速效P和有机质的含量下降,且差异显著。与对照相比,在8月(营养期)和10月(开花期),Cu胁迫使植株根际土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性和总球囊霉素含量均显著降低,而Cu胁迫下接种AMF显著提高了两个时期的根际土壤酶活性及总球囊霉素含量,但对开花期的酸性磷酸酶无显著影响。相关性分析表明,在营养期和开花期中,海州香薷根际酸性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶之间均呈极显著正相关。且海州香薷根际土壤酶活性与土壤理化性质存在一定的相关性,开花期植株根际土壤酶活性与土壤pH值呈极显著正相关,但对营养期的土壤pH值无显著差异,与营养期和开花期土壤中的全N、速效P、速效K和有机质呈显著负相关。表明接种AMF可提高海州香薷根际土壤酶活性,促进植株对土壤中N、P、K等矿质营养分的吸收,缓解Cu胁迫造成的海州香薷生长的不利影响,从而增强了植株对Cu胁迫的适应性。4、铜胁迫下接种AMF对微生物活性和群落多样性的影响Cu胁迫显著降低了 8月(营养期)和10月(开花期)土壤微生物生物量C、N、P,而添加AMF后,缓解了 Cu胁迫对土壤微生物生物量的影响,使得营养期的土壤微生物生物量C、P和开花期的土壤微生物生物量N、P显著性提高;在营养期和开花期中,Cu处理的土壤中细菌、放线菌数量显著低于对照处理,两个时期的真菌数目为对照处理高于Cu处理,但差异不显著,而Cu胁迫下接种AMF使得营养期和开花期的土壤细菌、真菌数量增加,差异显著:单一接种AMF营养期真菌和开花期细菌、真菌、放线菌数量均显著性升高。在不同时期,四个处理土壤微生物平均每孔吸光度(AWCD)值的高低顺序均为AMF>CK>Cu+AMF>Cu。表明Cu胁迫会降低土壤微生物活性,而接种AMF可以提高土壤微生物活性。基于土壤微生物的碳源利用能力,在营养期,Cu处理的土壤微生物Margalef指数、Shannon指数、Pielou指数均显著低于CK,而接种AMF使得Cu胁迫下土壤微生物的Margalef指数、Shannon指数、Pielou指数增加,差异显著;在开花期,Cu胁迫显著降低了 Margalef指数、Pielou均匀度指数,接种AMF后,使得Cu处理下的Margalef指数、Pielou指数升高,差异显著。通过WAVE核苷酸片段分析系统(DHPLC变性高效液相色谱)分析16SrDNA细菌和18SrDNA真菌发现,在营养期,Cu、Cu+AMF和AMF处理间细菌群落结构多样性均无显著性差异,但CK处理细菌群落结构多样性显著增加。Cu+AMF和AMF处理中AMF群落的Shannon-weiner指数、Margalef指数、Simpson指数和Richness指数均显著高于CK和Cu处理,且CK和Cu处理间AMF群落结构多样性均无显著差异。在开花期,四个处理的细菌群落Shannon-weiner指数、Margalef指数、Simpson指数和Richness指数均无显著差异。CK和Cu处理的AMF群落Shannon-weiner指数、Margalef指数、Simpson指数和Richness指数均显著低于AMF处理和Cu+AMF 处理,且 Cu+AMF 处理的 AMF 群落 Shannon-weiner 指数、Margalef 指数、Simpson指数和Richness指数均显著低于AMF处理,说明接种AMF对土壤AMF群落具有显著影响,而对细菌群落影响不大。表明Cu胁迫会减少土壤微生物生物量和数量,降低群落多样性,而Cu胁迫下接种AMF可以改善了植株的营养条件,根系分泌物增多,为微生物提供了更多的碳氮,使得微生物数量增多,改善了微生态环境,微生物群落结构变得更复杂,提高了土壤微生物活性,增加了群落功能和结构多样性。