金屬耐性植物內(nèi)生細(xì)菌對油菜耐受與富集重金屬的影響及其機(jī)制研究.pdf

1、土壤重金屬污染生物修復(fù)是一種成本低廉、易于操作且環(huán)境友好的新興原位修復(fù)技術(shù)，而植物內(nèi)生細(xì)菌可以通過多種作用方式影響植物的生長和植物對重金屬的耐受和富集，在重金屬污染土壤植物-微生物聯(lián)合修復(fù)中起到極其重要的作用。通過分離篩選重金屬耐性植物內(nèi)生植物促生細(xì)菌，不僅可以豐富植物促生細(xì)菌的菌種資源庫，而且為發(fā)展重金屬污染土壤植物-微生物聯(lián)合修復(fù)提供理論依據(jù)和新的技術(shù)途徑。
　　 從湯山銅礦廢棄地和棲霞山鉛鋅銀礦區(qū)周邊采集野菊、鬼針草、土荊

2、芥等10種重金屬耐性植物，以1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)為唯一氮源，分離篩選產(chǎn)ACC脫氨酶植物內(nèi)生細(xì)菌，同時(shí)研究菌株產(chǎn)吲哚乙酸(IAA)、鐵載體、精氨酸脫羧酶以及溶解難溶性磷酸鹽等其他植物促生特性。從上述重金屬耐性植物中共分離篩選到產(chǎn)ACC脫氨酶并且兼具其他植物促生特性的植物內(nèi)生細(xì)菌20株，其中從銅耐性植物中分離篩選得到8株，鉛耐性植物中分離篩選到12株。供試20株植物內(nèi)生細(xì)菌對重金屬Cu、Cd、Pb和Ni都有一定的抗性，其中菌株

3、Y1-3-9、Jp3-3、J1-22-2、Q2BJ2，Q2EJ2和Q2BG1表現(xiàn)出較高的ACC脫氨酶活性（120.3-369.6μM h-1 mg-1）。通過16S rRNA基因序列測定與分析，供試20株植物內(nèi)生細(xì)菌分屬于Pantoea、Ralstonia、Pseudomonas、Bacillus、Acinetobacter和Agrobacterium等6個(gè)屬。
　　 砂培條件下，以生物量大、生長快、具有一定耐性的油菜作為供試植

4、物，研究Cu/Pb脅迫下，6株高產(chǎn)ACC脫氨酶植物內(nèi)生細(xì)菌對油菜生長和吸收重金屬的影響。結(jié)果表明，在不加重金屬條件下，與對照相比，供試菌株使油菜的生物量增加了31.5％-166.8％;在Cu（2.5-5.0 mg L-1）脅迫下，與對照相比，供試菌株Y1-3-9、Jp3-3和J1-22-2使油菜的生物量增加了24％-167％，銅含量增加了86.4％-192.6％，銅的積累量增加了43.3％-124.4％;在Pb50 mg L-1處理下，

5、供試菌株對油菜生物量影響不明顯，與對照相比，菌株Q2BJ2，Q2EJ2和Q2BG1使油菜體內(nèi)Pb濃度和積累量上升了34.6％-175％和84.0％-147％，Pb100 mg L-1處理下，菌株Q2BJ2，Q2EJ2和Q2BG1使油菜生物量增加了34.5％-72.2％、Pb含量增加了156％-310％，Pb的積累量增加了28.6％-325％;另外，在Pb50 mg L-1處理的砂培條件下，供試菌株Q2EJ2和Q2BJ2使油菜的鉛轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

6、上升，與不接菌處理的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(0.575)相比，接菌Q2EJ2和Q2BJ2的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別上升到1.399和1.049，說明菌株在一定程度上增強(qiáng)了油菜的超富集能力。
　　 采用湯山銅礦廢棄地和棲霞山鉛鋅銀礦區(qū)周邊采集的重金屬污染的農(nóng)田土壤，選取高產(chǎn)ACC脫氨酶的植物內(nèi)生促生細(xì)菌Y1-3-9、Jp3-3和另外兩株具有精氨酸脫羧酶活性的植物內(nèi)生促生細(xì)菌Q2EY2和Q1BY6，研究其促進(jìn)油菜修復(fù)土壤重金屬污染效應(yīng)及機(jī)制。在原位污染土壤的

7、盆栽修復(fù)試驗(yàn)中，與對照相比，菌株Y1-3-9、Jp3-3、Q2EY2和Q1BY6使油菜的生物量增加了24.4％-124％，Cu/Pb吸收濃度提高了55.8％-685％，油菜體內(nèi)Cu/Pb的積累量上升了46％-494％。PCR-DGGE結(jié)果表明，接種植物內(nèi)生促生菌株對油菜根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響不明顯，對油菜根內(nèi)生細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響。
　　 接種植物內(nèi)生促生細(xì)菌Q1BY6后，油菜的葉綠素含量顯著上升。與接滅活菌對照相比，

8、接菌（Y1-3-9、Jp3-3和Q1BY6）處理顯著提高了油菜葉內(nèi)乙酸含量，另外接菌(Q1BY6)處理油菜根內(nèi)檸檬酸含量比接滅活菌對照提高了16.4％，接菌(Jp3-3、Q1BY6和Q2EY2)處理油菜根內(nèi)丁二酸含量達(dá)2036-4869μg kg-1，而接滅活菌對照根內(nèi)未檢測到丁二酸。接種菌株Y1-3-9和Q2EY2還使油菜體內(nèi)游離（亞精胺+精胺）/游離腐胺比值有所升高，另外，接菌處理油菜體內(nèi)游離腐胺含量比對照降低1.7-398.9％;