Биоремедиация микоризы - Mycorrhizal bioremediation
Уменьшение содержания тяжелых металлов или загрязняющих веществ при микоризе - это процесс, с помощью которого микоризные грибы, находящиеся в мутуалистических отношениях с растениями, могут изолировать токсичные соединения из окружающей среды в качестве формы биоремедиации .
Партнеры микоризы-растения
Эти симбиотические отношения обычно существуют между растениями и арбускулярными микоризами в кладе грибов Glomeromycota . Были зарегистрированы другие типы грибов. Например, есть случай, когда фитоэкстракция цинка из ив была увеличена после инокулирования в почву гриба базидиомицетов Paxillus invutus .
Механизмы симбиоза
Микориза позволяет растениям лучше переносить тяжелые металлы, отчасти из-за увеличения биомассы, которую они помогают им достичь. Грибы также стимулируют поглощение тяжелых металлов (таких как марганец и кадмий) с помощью ферментов и органических кислот (таких как уксусная кислота и яблочная кислота ), которые они выделяют в окружающую среду для их переваривания.
Как микориза помогает растениям переносить тяжелые металлы
Грибки могут препятствовать прохождению тяжелых металлов мимо корней растения. Они также могут хранить в своих вакуолях тяжелые металлы. Однако в некоторых случаях грибы не снижают поглощение растениями тяжелых металлов, а повышают их устойчивость. В некоторых случаях это достигается за счет увеличения общей биомассы растения, так что концентрация металлов ниже. Они также могут изменять ответ растения на тяжелые металлы на уровне транскрипции и трансляции растений.
Колонизация бесплодной почвы
Микоризы продолжают функционировать под землей даже в экстремальных условиях, например, после лесного пожара. Исследователи полагают, что это позволяет им получать минералы и питательные вещества, которые выделяются во время пожара, прежде чем они вымываются из почвы. Это, вероятно, увеличивает возможность быстрого восстановления после лесных пожаров.
Серпентиновые почвы частично характеризуются низким соотношением кальция и магния. Исследования показывают, что арбускулярная микориза помогает растениям увеличить потребление магния в почвах с низким содержанием магния. Однако растения в серпентиновых почвах, зараженные грибком, либо не проявляли влияния на концентрацию магния, либо снижали поглощение магния.
Устойчивость к токсичности
Исследования показывают, что микоризные симбионты сеянцев тополя способны предотвращать попадание тяжелых металлов в уязвимые части растения, удерживая токсины в ризосфере. Другое исследование показывает, что растения Arctostaphylos uva-ursi в симбиотических отношениях были более устойчивы к токсинам, потому что грибы помогали растениям расти ниже токсичных слоев почвы.
Применяется в биоремедиации
В китайских провинциях Гуйчжоу , Юньнань и Гуанси каменистое опустынивание расширяется и плохо контролируется. Эта территория характеризуется истощением почв, эрозией почв и засухами. В этом регионе очень трудно выращивать растения, и в основном это засухоустойчивые растения, литофиты и кальцифилоптерисы . Morus alba, широко известное как шелковица, является засухоустойчивым деревом, которое может переносить бесплодные почвы. Было обнаружено, что шелковица, инокулированная арбускулярной микоризой, имеет повышенную выживаемость в районах карстовых пустынь и, следовательно, увеличивает скорость улучшения почвы и снижает эрозию.
В 1993 году художник Мел Чин сотрудничал с агрономом Министерства сельского хозяйства США доктором Руфусом Чейни в работе по детоксикации свалки Pigs Eye Landfill, суперфонда в Сент-Поле , штат Миннесота . Команда посадила Thlaspi, который был выбран из-за повышенного поглощения и секвестрации тяжелых металлов. Анализ показал повышенные концентрации кадмия в биомассе Thlaspi . Было обнаружено, что Thlaspi имеет значительную ассоциацию арбускулярной микоризы.
В Словакии есть много шахт по добыче тяжелых металлов, которые вызвали значительное загрязнение почвы в регионе. Образцы Thlaspi, собранные в Словакии на загрязненных почвах возле свинцового рудника, показали повышенные уровни кадмия, свинца и цинка. Кроме того, Thlaspi, растущий в загрязненных регионах, имел более высокие показатели некоторых арбускулярных микоризных грибов по сравнению с незараженными Thlaspi . Поскольку ручная очистка обычно неэффективна и дорога, Thlaspi, колонизированный микоризой, может быть полезен в усилиях по биоремедиации .