深色有隔內生真菌（DSE）功能和重金屬耐性機制研究進展

摘要：重金屬污染具有滯留時間久、難恢復和難治理等特點，重金屬污染土壤修復備受關注。深色有隔內生真菌（Dark septate endophytes，DSE）可與多種植物建立良好的共生關系，其在促進植物生長、與植物聯合共生增強植物對重金屬的耐性機制及修復重金屬污染土壤方面發揮著重要作用。為系統闡述DSE功能及其對重金屬耐性機制，本文綜述了DSE的結構特征及定植規律，其促進宿主植物生長的作用機制，重點分析了重金屬脅迫下DSE的應答機制（吸附螯合、調控基因表達、抗氧化應激和“區室化”作用等），總結了DSE-植物共生體系在修復重金屬污染土壤中的應用現狀和前景，以期為DSE在重金屬污染環境中的應用提供理論參考。

關鍵詞：深色有隔內生真菌（DSE）；DSE功能；重金屬耐性機制；植物-微生物協同修復

中圖分類號：X17；X53 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）02-0242-12 doi：10.11654/jaes.2023-0317

我國農用地土壤重金屬污染物主要以鎘、汞、砷和鉛為主，具有隱蔽性強、滯留時間久、移動性差、恢復和治理難等特點。國內每年因重金屬污染導致農作物減產超過1 000萬t，重金屬離子可通過生物累積和食物鏈危害人類健康。重金屬修復技術包括物理修復、化學修復、生物修復和聯合修復等。其中植物-微生物聯合修復具有成本低和不易破壞土壤環境的優點吲，近年來引起廣泛關注，其穩定固化重金屬的機制是利用植物與真菌形成菌根共生體，其可幫助植物在重金屬污染土壤中吸收營養物質促進植物生長，利用自身結構吸附固持重金屬，降低重金屬的毒性和生物有效性。

菌根共生體是土壤真菌在植物根系定植形成的結構，包括內生菌根、外生菌根和內外生菌根，自然界中有2 000多種高等植物能與真菌形成菌根共生體。深色有隔內生真菌（Dark septate endophytes，DSE）可以與600多種植物建立良好共生關系形成內生菌根，對植物生長、土壤群落豐度和生態系統功能恢復發揮著積極作用。Li等將分離的DSE回接于L indigotica，發現DSE不僅可與Lindigotica形成菌根共生體，且對L indigotica生物量、根表面積和葉綠素含量有顯著正向影響，可將土壤有機氮轉化為氨氮，分泌酶礦化土壤有效養分，增加植物養分庫，促進植物生長。

DSE菌根共生體對植物生長和污染環境修復有著積極作用，可提高重金屬脅迫下植物生物量、改變重金屬離子在細胞內的分布與形態和調節相關耐性基因表達。DSE對重金屬的耐性機理是近幾年研究的重點，班宜輝研究了鉛鋅礦區柱孢頂囊殼對Pb2+的吸附特性和運輸遷移情況，發現500 mg·kg-1和1 000 mg·kg-1 Pb2+處理下，玉米對鉛的吸附量分別是對照的1.17倍和1.36倍，且更多Pb2+積累在植物根部。湛方棟研究了0-400 mg·L-1 Cd2+濃度下嗜魚外瓶霉耐鎘的胞內與胞外機制。胞外機制有菌絲吸附、草酸絡合和細胞壁黑色素吸附，胞內機制有增強菌絲細胞內超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶活性、增加谷胱甘肽（GSH）等巰基化合物合成和提高菌絲中P、S、Ca和Mg等礦質元素含量等。本文綜述了DSE在生物脅迫和非生物脅迫生境中的功能和重金屬耐性機制。

1 DSE概述

DSE的分類和鑒定經歷了不同階段，Gallaud首次發現A lliumsphaerocephalum和Ruscus aculeatus根內有深色且菌絲有隔內生真菌定植；隨后，Meljn在健康松樹根系也發現了此類真菌，并將其命名為不育菌絲群（Mycelium radicis atrovirens，MRA）；1973年，Kowalskj將MRA分為假菌根真菌和類菌根真菌；Richard等和Wang等對MRA進行分類研究，并成功誘導菌株產孢；1998年，Jumpponen等正式提出DSE的概念。DSE是指定植于植物根部不產孢或產無性孢子的子囊菌或半知菌類內生真菌，大多數DSE屬于子囊菌，常見屬種有嗜魚外瓶霉（Exophiala pisciphila）、柱頂孢（Scytatidium vaccinii）、枝狀枝孢霉（Cladosporium cLadosporioides）、柱孢頂囊殼（Gaeumannomyces cylindrosporus）、外瓶霉（Exophiala）、甘瓶霉（Phialophora mustea）、菊異莖點霉（Paraphoma chrysanthemicola）、沙門外瓶柄霉（Exophiala salmonis）、擬莖點霉屬（Phomopsis.sp）和柱孢屬（Cylindrocarpon.sp）等。大多DSE不產孢或在低溫下長時間誘導產孢，將篩選純化的DSE回種于宿主植物后，觀察到的顏色較深的有隔菌絲結構被認為是DSE侵染植物根部的典型特征，如圖1為沙冬青根部酸性品紅染色后，顯微鏡下觀察到的菌絲和微菌核結構。

菌絲和微菌核是DSE的主要結構，菌絲包括胞內菌絲和胞間菌絲，有色有隔偶見沿根縱軸延伸的菌絲網絡結構。R16（Tricladium splendens）菌絲自主軸向周圍平面延伸出側枝，其菌絲有隔，頂部漸尖，可產孢。微菌核主要由細胞壁加厚膨大的細胞堆疊而成，顏色較深，偶見與其相連的有隔菌絲。

DSE分布廣泛，易于在植物根部定植，尤其是初生的非木質化根。據Jumpponen等統計，DSE可在114科320屬近600種植物根系定植，其在鹽堿生境、鉛鋅礦區和重金屬污染環境均有分布，但在不同生境中DSE的定植率有明顯差異。班宜輝發現廢棄冶煉廠區中的海州常山、杠柳和秦嶺風毛菊的根系DSE定植率均達到90％，但尾礦荒地植物的根系DSE平均定植率僅為38.6％。DSE在同種宿主植物根系的定植率也有差異。He等和申蜜發現玉米根系E.pisciphila定植率分別為7.2％-23.6％和33.83％。接種DSE菌劑與菌餅對定植率有明顯影響。對藍莓組培苗接種R16（Tricladium splendens）菌劑的菌絲定植率為21.1％，微菌核定植率為6.8％；接種R16菌餅的菌絲定植率只有7.9％，未見微菌核定植。DSE根系定植率和定植強度也受土壤性質影響。李錫平發現黃芪根部菌絲定植率與土壤速效鉀含量呈顯著負相關，微菌核定植率與土壤pH、有機碳、有效磷、堿解氮、全氮和速效鉀含量呈顯著負相關，與土壤溫度存在正相關關系。DSE總定植率與土壤有機碳、有效磷和速效鉀呈顯著負相關。李寶庫發現蒙古沙冬青根部DSE菌絲定植率與土壤堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、脲酶、有機質和堿解氮呈極顯著正相關，微菌核定植率與有機質和堿解氮呈顯著正相關。DSE定植率與定植強度受土壤性質和植物種類影響較為復雜，因此還需進一步研究影響植物根系DSE定植率的因素。

2DSE促進宿主植物生長機制

干旱、鹽堿、重金屬污染和病蟲害侵害環境中，DSE與植物形成的菌根共生體對植物生長發揮著積極作用，其可通過增大植物根系與土壤接觸面積、提高生物量、增強植物光合作用和促進植物分泌抗氧化物質等多種途徑來促進植物在逆境脅迫下生長。

2.1促進宿主植物營養物質和水分吸收

菌根系統是連接宿主植物與土壤的橋梁，DSE相互纏繞的黏質菌絲可幫助植物運輸水分。張中峰通過同位素示蹤法發現水分脅迫下相鄰植物之間通過菌根網絡傳輸水分，協助植物吸收水分。DSE也可促進植物吸收營養元素，其分泌的有機酸、蛋白酶和木聚糖酶等酶類代謝物可加速土壤中有機物礦化，將難溶磷酸鹽（如磷酸鈣）轉化為易被植物吸收的有效態，纖維素酶、漆酶、淀粉酶、脂肪酶、果膠酶、酪氨酸酶和多酚氧化酶等胞外酶也可礦化有機物（圖2）。當植物根部缺乏無機氮時，DSE可通過礦化根際蛋白質、肽和氨基酸等有機化合物為植物提供氮源。李寶庫發現DSE可吸收氨態氮、硝態氮、部分氨基酸和混雜的有機氮源，并通過菌絲將其轉化為堿解氮，從而促進植物生長。Newsham通過宏分析發現接種Phialocephala fortinii后，植物生物量、土壤磷含量和植物氮含量增加了44％-116％。另有報道指出，接種Pleosporates后植物地上部磷和氮的含量分別增加48％和32％。任穎發現接種Paraboeremia pulaminum和Acrocalymma vagum可提高土壤有效磷含量和堿性磷酸酶活性，一定程度上緩解了貧瘠養分對植物的損傷。

不同接種處理對植物營養元素含量也有影響。汪婭琴研究了單一接種和混合接種兩種DSE對藍莓苗營養含量的影響，發現混合接種后整個植株氮和鉀的含量分別是單接種的1.01-1.28倍和1.47-1.14倍，但磷含量降低，在藍莓葉、莖和根部這種規律并不明顯。DSE也會因土壤環境和宿主植物改變等而發揮不同作用，因此，混合接種DSE能否代替單一DSE發揮更強的效果還尚未有明確的結論。

2.2增強宿主植物對非生物脅迫的抗逆性

干旱和重金屬脅迫會積累活性氧，破壞亞細胞結構，如重金屬離子會與葉綠素中Mg2+結合，破壞光合系統，擾亂系統平衡狀態。DSE的定植可保護細胞膜、細胞核和線粒體等亞細胞結構免受損傷，調節根系抗氧化物質含量和活性，改善根系生理結構和水力特性。重金屬脅迫下，DSE定植改善了玉米葉片光合作用，促進更多Cd2+固持在根部，降低了芽中Cd2+含量。一定干旱脅迫范圍內接種DSE，GSH、SOD、脯氨酸和可溶性蛋白含量及活性均高于正常水分處理。接種Akern，aria chlamydospora可提高GSH含量，接種Neocamarosporium phragmitis和Microascus alveolaris可提高生長素和葉綠素含量。沙漠環境接種Knufia sp.和Leptosphaeria sp.增加了Ammopiptaruhus mongolicus總生物量，其在防風固沙和沙漠植被恢復方面發揮重要作用。

鹽脅迫下，接種菌根真菌可提高植物可溶性糖類和抗氧化酶活性，降低丙二醛和脯氨酸含量。Qu等發現鹽脅迫下接種DSE T010（一種有益DSE）后7種轉錄因子表達上調，其中轉錄因子VabZIP 12的表達上調了4倍，VabZIP 12過度表達使擬南芥中抗氧化酶活性提高和相關基因上調，使其更具有競爭優勢。

2.3提高植物抗病能力

細菌、真菌和昆蟲侵害影響植物正常生長，靠近侵染菌絲的根細胞細胞壁不規則加厚被視為DSE定植引起的宿主防御反應。DSE分泌的蛋白酶或木聚糖酶等胞外酶可溶解病原菌菌絲，改善植物對生存環境中營養物質的利用（圖2）。Harsonowati等研究發現接種Exophiala sp.、E.pisciphila和Cladophialophora chaetospira 3種DSE能夠改善植物生長、花芽萌發和果實產量，抑制尖孢鐮刀菌引起的草莓葉片變黃和發育遲緩等病害。DSE在抵御細菌、真菌和昆蟲侵害方面發揮積極作用，如Heteroconium chaetospira（Crove） M.B.Ellis通過茉莉酸代謝和乙烯代謝誘導白菜產生抗性，減少細菌和鏈格孢屬真菌（A lternaria spp.）引起的葉斑病。DSE定植會改變宿主植物一部分次生代謝過程和植食性昆蟲的就食習性，抑制昆蟲對植物的侵害。DSE競爭營養和感染部位可能是DSE緩解植物侵害的一種機制，DSE在細菌、真菌與昆蟲等病蟲害抵御方面的作用研究仍需補充。

2.4改變植物根際微環境

菌根菌絲一端侵入植物根段內部，另一端在植物根系地下部分擴大植物根部吸收面積，改善植物根際微環境，提高植物根際微生物多樣性。張海涵發現接種DSE 60 d后枸杞根際細菌代謝活性和多樣性均高于對照，說明DSE改變了枸杞根際細菌數量，影響了細菌群落功能多樣性和遺傳多樣性。根際菌絲分泌的有機酸可通過酸化、絡合、交換和作為電子供體、電子傳遞體等影響重金屬的遷移與轉化。楊超等發現培養液pH隨著Pb2+質量分數升高而下降，600 mg·g-1 Pb2+時，DSE開始分泌草酸和乙酸，表明高質量分數Pb2+脅迫下DSE分泌有機酸是緩解鉛毒害的一種行為。Cd2+脅迫下E.pisciphila發酵液中乙二酸含量顯著增加，從而降低了重金屬的可移動性和毒性。pH是影響土壤鎘賦存形態的關鍵因素，低pH時重金屬溶解度增大，毒性增強，土壤pH與鐵錳氧化態鎘和交換態鎘含量存在負相關關系，與殘渣態鎘和有機結合態鎘含量存在正相關關系。10 mg·kg-1 Cd2+脅迫下，接種鏈格孢菌、穗狀彎孢菌和高梁細基格孢菌顯著提高土壤pH，降低重金屬毒性；接種尖鐮孢菌、叢赤殼菌和根異莖點霉菌降低土壤pH，增加地徑和葉綠素含量，緩解pH降低帶來的毒害。

3DSE-植物共生增強重金屬的耐性機制

重金屬離子具有強氧化特性，可誘導產生羥基、過氧化氫和超氧陰離子等活性氧自由基，損傷細胞內的蛋白質和DNA。DSE與植物共生，可通過吸附固持重金屬和改變重金屬生物有效性的直接途徑，或提高植物生物量，通過“生長稀釋”效應和分泌抗氧化物質等間接途徑抵御重金屬脅迫。DSE可增強宿主植物分泌吲哚乙酸與赤霉素以促進植物生長。安紅梅發現鬼傘屬（Coprinopsis sp.）菌株產吲哚乙酸能力為72.29 ug·mL-1，其發酵液促進玉米根長增加17.2％。邵鵬等發現DSE可提高樟子松抗氧化酶（CAT、SOD和GSH）活性與含量，降低細胞損傷程度。

3.1吸附與絡合作用

吸附與絡合（螯合）作用是提高植物對重金屬耐性的主要方式之一。DSE菌絲主要依靠游離的羧基、羥基和氨基等基團將重金屬離子固定在細胞壁上，限制重金屬離子遷移。湛方棟根據紅外光譜分析發現E.pisciphila菌絲有氨基、酰氨基、羧基、羥基和磷?；裙倌軋F，Cd2+濃度低于400 mg·L-1時菌絲吸附能力與Cd2+初始濃度呈正相關，等于400 mg·L-1時菌絲吸附量最大，為8.17 mg·g-1。

DSE細胞壁中的黑色素賦予細胞抗熱、抗輻射、清除活性氧自由基和結合金屬陽離子等功能，黑色素中的氨基、羥基、羧基和酚羥基等官能團可為金屬陽離子提供多個結合位點（圖3）。黑色素可減小細胞壁孔隙度，維持細胞形態和滲透壓，幾丁質為金屬陽離子提供結合點位，改變細胞壁多糖組分含量，調節植物細胞對Cd2+的吸附量，使Cd2+被大量結合在細胞壁上。黑色素和幾丁質的存在會阻止重金屬離子進入細胞，增強DSE在應激環境中的生存能力。Ban等發現G.cylindrosporus通過黑色素含量升高、菌落顏色變深和菌絲卷曲形成菌絲圈來應對鉛脅迫。宋瑛瑛等發現Cladosporium cladosporioides通過1，8-二羥基萘酚合成黑色素可使Pb2+吸附量達到19.54 mg·g-1。黑色素合成與重金屬吸附特性方面已取得一定成果，但黑色素性質及其在生長過程中發揮的作用還不清晰，DSE自然生長環境復雜，實驗盆栽培養與自然生長有所差別，因此還需要進一步室外實驗探究。

真菌胞外分泌的乙二酸是重金屬吸收、轉運和解毒過程中常見的金屬配體。王康楊等采用溴麝香草酚藍指示DSE菌絲產酸情況，發現400 mg·L-1 Cd2+脅迫下乙二酸分泌量最高達34.93 mg·g-1。重金屬離子脅迫下，真菌分泌大量乙二酸至胞外與Cd2+、Pb2+和Zn2+等形成難溶的乙二酸鹽（圖3）。有機酸對土壤環境pH、Eh以及重金屬溶解度的影響需要進一步研究：（1）有機酸分泌量對重金屬溶解度的影響與機理及其相關性；（2）重金屬脅迫引起DSE分泌有機酸的種類及規律。

DSE可調節基因表達，增強重金屬耐受性。Dake等首次對鎘脅迫下接種DSE的玉米轉錄組測序獲得575個差異表達基因，解析了鎘脅迫下DSE會參與有機酸代謝和運輸、金屬離子結合和轉運以及轉錄因子和DNA修復等重金屬耐受途徑。Wang等發現10 mg·kg-1 Cd2+脅迫下，玉米葉和根中ZIP基因表達達到峰值，50 mg·kg-1 Cd2+和100 mg·kg-1 Cd2+脅迫下，葉和根中ZIP的轉錄水平受到抑制，Cd2+脅迫與PCS和MTP的表達呈現正相關關系。但DSE的重金屬耐性基因片段、DSE與植物相互作用的分子機理還尚未明確，DSE真菌種質資源庫還需進一步優化，構建DSE種質資源庫可為DSE-植物修復重金屬污染提供微觀理論依據。

3.2抗氧化應激機制

丙二醛是活性氧自由基破壞植物細胞形成的脂質過氧化物中的一種，可反映細胞的損傷程度。重金屬脅迫下，DSE會協助植物分泌抗氧化物質應對氧化應激，抗氧化物質包括抗氧化酶和抗氧化劑，抗氧化酶主要有SOD、CAT和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等，抗氧化劑有GSH和褪黑素等（圖4）。褪黑素主要通過螯合重金屬離子或調控重金屬吸收和轉運，降低重金屬在菌株內的積累。余洋發現施加褪黑素降低了Cd2+、2n2+和Pb2+脅迫下丙二醛和超氧陰離子的含量；Yang等發現，200 umol·L-1褪黑素顯著降低了細胞內Cd2+、Zn2+和Pb2+的濃度，使E.pisciphila的褪黑素生物合成酶基因EpTDC1（色氨酸脫羧酶）和EpSNAT1（5-羥色胺-N-乙酰轉移酶）轉錄水平上調，擬南芥植物中Cd2+積累減少。以上研究表明該物質對重金屬有明顯的鈍化作用。

宿主植物的SOD、CAT和GSH的主要作用是抵御自由基氧化侵害，其也是DSE清除活性氧自由基的重要物質。Zhan等發現DSE菌絲生長速度和抗氧化能力與Cd2+濃度有關，25、50、100、200、400 mg·L-1 Cd2+脅迫7d后，菌絲生物量分別降低11.0％、22.8％、49.7％、64.1％和90.6％，根部菌絲SOD生成率提高21.6％-66.8％。邵鵬等發現鎘脅迫下，DSE使樟子松抗氧化酶CAT、SOD活性和GSH含量分別提高217.95％、100.00％和235.38％。

3.3改變重金屬在植物體內的形態與分布

重金屬在植物和土壤內的賦存形態以及分布影響其有效性，DSE可將重金屬由活性較高的形態轉化為活性較低或者非活性形態。Leptodontidium和Phialophora mustea在超積累植物Noccaea caerulescens根系定植增強了植物對鋅和鎘的積累。E.pisciphila可將鎘以磷酸鎘絡合物的形式儲存于細胞壁。李丹用BCR三步提取法研究重金屬脅迫下接種DSE前后土壤鎘形態變化，發現弱酸提取態、可還原態和殘渣態鎘含量降低，可氧化態鎘含量略有增加。

重金屬螯合物被隔離在根細胞壁中，阻礙重金屬向地上組織轉移。細胞壁的沉淀作用可有效阻止重金屬離子進入，影響細胞內代謝活動，如Athyrium yokoscense細胞壁中可積累細胞總量70％-90％的Cu2+、Zn2+和Cd2+。細胞壁代謝依賴于植物營養狀況，不同的營養物質下，細胞壁成分會有一定變化，這種二次修飾可能使細胞壁對重金屬離子滲透性降低，促進重金屬離子區室化，降低重金屬離子對宿主植物的毒性。

DSE定植后，在菌根作用下重金屬離子被固定在根部或者遷移到地上組織，從而影響重金屬離子分布與可遷移性。重金屬在植物體內遷移轉運可以用轉運系數（TF）評價，根系DSE的TF≥1時，大部分重金屬離子積累在植物地上組織，TF值越大地上組織積累量越多；TFlt;1時，重金屬主要在植物根部積累。轉運系數的大小對選擇不同DSE修復重金屬污染土壤具有重要參考意義。表1總結了DSE在宿主植物根系定植前后重金屬的轉運系數和功能等。

3.4改變植物根際微環境，增強重金屬耐性

根際土壤重金屬的活性和生物有效性與土壤環境的pH、Eh、根系分泌物以及微生物相互作用有關。張海涵發現接種DSE 60 d后枸杞根際細菌數量發生改變，細菌群落功能多樣性和遺傳多樣性受到影響。鄧勛等發現接種DSE第3年樟子松根際真菌、細菌和放線菌數量分別增加51.85％、286.13％和101.81％，表明DSE可有效改善土壤微生態環境。植物根系分泌物（氨基酸、有機酸、糖類、微生物與酶等）可以附著一部分重金屬，減少宿主植物對重金屬離子的吸收、轉運和積累，有益菌群可通過趨化性遷移定植在植物根部細胞。植物與真菌的聯合修復可以將重金屬離子轉化為低毒性形態或者轉運到植物地上部分，然后通過收割植物達到修復土壤重金屬污染的目的。

4DSE-植物聯合修復重金屬污染土壤的應用

在重金屬污染環境中接種DSE可促進植物生長，改變重金屬移動性與生物有效性，降低重金屬離子對植物的毒害作用。藤秋梅等的研究顯示，在Cd2+脅迫下接種DSE后蘆竹地上部和根系鎘含量分別顯著增加了62.11％-91.87％和9.13％-71.01％，表明DSE對鎘具有較強的吸收和轉運能力，賦予植物超積累植物特征。Zhao等對嗜魚外瓶霉轉錄組分析發現，鎘脅迫下超過40％的差異表達基因參與了金屬離子的結合和運輸，大約有104個轉錄基因參與了Ca2+、Fe2+、Mn2+和Cu2+的解毒和平衡，特別是與金屬硫蛋白（MTs）有關的3個基因（comp8373_c0、comp4235_c0、comp12016_c0），維持植物對重金屬的吸附、螯合、轉運及固定作用。DSE對Cd2+的耐受性更強，Potisek等研究1，8-二羥基萘型黑色素（DHN-黑色素）賦予DSE的鎘耐性，發現鎘主要與0-和S-配體結合，包括羥基、羧基、磷酸基和巰基，DHN-黑色素通過將Cd2+固定在羥基上維持真菌細胞壁的完整性。接種DSE可促進土壤重金屬由活性較強的形態轉化為穩定的形態，Berthelot等發現接種DSE后，鐵錳氧化態和可交換態鎘降低10％-20％，殘渣態和有機結合態鎘增加10％-90％。DSE還限制Cd2+進入細胞，減少其在亞細胞中的積累，Wang等發現土壤中接種DSE后，玉米葉片和根系細胞壁積累鎘的比例增加，可溶性鎘含量顯著降低，其中線粒體和葉綠體中含量最低，細胞壁中鎘含量增加促進了植物中重金屬離子的區室化。Su等用鎘特異性熒光染料分析了DSE在細胞中的分布，發現細胞壁和液泡可作為Cd2+定位隔離室。崔洪亮從重金屬污染土壤中分離出11株DSE，測其Cd2+ECso發現，在72.28-234.42 mg·L-1 Cd2+下DSE仍能生長，說明其對Cd2+具有較高耐受性。由此可見，在鎘污染嚴重的土壤修復中仍可選擇DSE協助植物修復，達到“1+1gt;2”修復重金屬污染的效果。目前研究成果集中于DSE修復鎘污染土壤，結果也表明DSE-植物聯合修復重金屬鎘污染土壤具有潛在應用價值和良好應用前景，但對于其他重金屬污染土壤修復的研究還鮮有報道，需進一步研究。

5總結與展望

5.1總結

（1）DSE功能的主要表現有：DSE可分泌有機酸和酶等改善植物根際微環境，加速土壤有機物礦化，菌根網絡促進植物對營養物質和水分的吸收；高溫、干旱和鹽堿等非生物脅迫下，DSE可改善光合作用、調節根系抗氧化物質的含量與活性，調節轉錄因子表達等以保護細胞膜、細胞核和線粒體等亞細胞結構免受損傷；細菌、病原菌和昆蟲等生物脅迫下，DSE與病蟲害競爭營養和感染部位以緩解侵害，改變宿主植物一部分次生代謝過程，抑制昆蟲及食草動物侵害，維持植物正常生長。

（2）重金屬脅迫下，DSE協同植物修復重金屬污染的應答機制主要有減少植物對重金屬離子的吸收、轉運和積累，DSE菌絲、黑色素和有機酸中官能團吸附固持重金屬離子，降低重金屬離子活性和生物有效性；提高抗氧化酶（SOD、CAT、GSH）活性和調節褪黑素合成過程，應對氧化應激，緩解毒害作用；降低重金屬可遷移性和毒性，重金屬螯合物被隔離在液泡和細胞壁，金屬由活性較高的形態轉化為活性較低或者非活性形態，積累在植物根部或者地上部分等降低重金屬的遷移性。

5.2展望

DSE在不同環境中發揮著不同功能，為了研究DSE在重金屬脅迫下如何與植物共生及協助植物的作用機理，亟須進一步研究：

（1）不同環境下，植物根系DSE定植率和定植強度的影響因素有哪些，及在不同宿主植物根系接種一株與多株DSE的效果有何不同？

（2）黑色素合成與重金屬的吸附特性及其在生長過程中發揮的作用，褪黑激素減輕氧化應激和抗氧化劑的潛在機制。

（3）在非生物和生物脅迫中如何利用基因編輯、高通量基因組和轉錄組等技術調控基因表達，確定耐性基因片段，需進一步闡明DSE發揮的遺傳和分子基礎作用，解析DSE與植物相互作用的分子基礎；還應構建和優化DSE真菌種質資源庫，改善植物-DSE修復重金屬污染的效率和成本。

（4）除鎘、鋅和鉛污染外，DSE在修復其他重金屬污染土壤方面有哪些效果，尤其復合重金屬污染方面還需進一步研究。