產(chǎn)ACC脫氨酶細(xì)菌提高植物富集和耐受鎘、銅效應(yīng)及機(jī)制研究.pdf

1、重金屬污染土壤的植物修復(fù)因其綠色、廉價(jià)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)日益受到關(guān)注。植物體內(nèi)及根際微生物可通過多種作用方式影響重金屬污染環(huán)境中植物的生長(zhǎng)和土壤重金屬的形態(tài)及植物對(duì)土壤重金屬的吸收，從而影響植物對(duì)重金屬的修復(fù)效率。篩選具有植物促生特性的細(xì)菌并研究其提高植物富集重金屬效應(yīng)和機(jī)制對(duì)于進(jìn)一步闡明植物富集重金屬機(jī)制并發(fā)展植物-微生物聯(lián)合修復(fù)新途徑有重要的意義。
　　 本文以細(xì)菌對(duì)Cd、Cu的抗性和產(chǎn)ACC脫氨酶（ACCD）能力為初篩指標(biāo)，從分

2、離自銅礦區(qū)重金屬耐性優(yōu)勢(shì)植物鴨跖草根際土壤和根內(nèi)抗Cd和Cu（10-20 mg.L-1）的16株細(xì)菌和實(shí)驗(yàn)室保存的16株細(xì)菌中篩選出抗Cd和Cu（20 mg.L-1）并具有ACC脫氨酶活性的細(xì)菌菌株20株。其中16株菌的16S rDNA序列分析表明，它們隸屬于三大類群：α-，β-，γ-Proteobacteria及Actinobacteria和Firmicutes，包括10個(gè)屬。Cupriavidus為首次發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)ACC脫氨酶細(xì)菌。以菌

3、株對(duì)供試植物玉米和油菜的促生作用以及對(duì)植物富集鎘、銅的效應(yīng)為篩選指標(biāo)，篩選出三株高效菌株（Enterobacteragglomerans Z1、Bacillus megaterium JL35和2Csa-24）。研究了菌株Z1、JL35和2Csa-24的生物學(xué)特性、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。結(jié)果表明，3株菌均能產(chǎn)生ACC脫氨酶、IAA和鐵載體，Z1乖JL35還能產(chǎn)精氨酸脫羧酶；供試菌株能夠抗多種重金屬（Pb and Zn：100-500 mg.

4、L-1；Ni：25-50 mg.L-1）和抗生素（Km：25-100 mg.L-1；Amp，Spe and Cm：50-200 mg.L-1；Sir：20-100 mg.L-1；Tc：10 mg.L-1；Rif：25-200 mg.L-1）；菌株2CSa-24經(jīng)生理生化特性和16S rDNA序列分析被鑒定為Cupriavidus nector2CSa-24.Cupriavidusnector2CSa-24為首次報(bào)道的產(chǎn)ACCD的細(xì)菌。<

5、br>　　 水培條件下研究了Z1、JL35和2Csa-24對(duì)Cd、Cu脅迫下玉米和油菜生長(zhǎng)和富集Cd、Cu的影響。結(jié)果表明，菌株主要是通過增加植物的生物量和植物對(duì)Cd、Cu的吸收來增加玉米和油菜對(duì)Cd、Cu的總富集量。水培條件下通過研究菌株對(duì)玉米和油菜根部SOD、POD、可溶蛋白含量以及對(duì)植物葉片AsA、GSH、TBARS、游離脯氨酸（Pro）含量的影響來研究菌株Z1、JL35和2CSa-24促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高植物富集和耐受Cd、Cu

6、的機(jī)制。結(jié)果表明，菌株降低了細(xì)胞受害程度，使TBARS含量降低，尤其表現(xiàn)在高濃度的Cd脅迫（玉米：20 mg.L-1；油菜：Cd10 mg.L-1）；使植物根部SOD活性升高和可溶蛋白含量普遍增加，使油菜葉片AsA含量增加；能提高或顯著提高植物GSH水平，接菌處理對(duì)植物POD活性和Pro含量也有一定影響。
　　 土壤盆栽試驗(yàn)表明，供試菌株Z1、JL35和2CSa-24能促進(jìn)玉米和油菜的生長(zhǎng)，能通過增加玉米根際土壤醋酸銨提取態(tài)的銅

7、和油菜根際土壤水溶態(tài)的銅來增加銅的生物有效性。菌株Z1、JL35和2CSa-24均能在玉米和油菜根際和根內(nèi)良好定殖，在根際和根內(nèi)定殖的數(shù)量分別為103-104 cfu.g-1 soil和102-103 cfu.g-1 FW。盆栽條件研究了接菌Z1、JL35和2CSa-24對(duì)玉米和油菜根際微生態(tài)環(huán)境的影響和提高植物富集和耐受鎘銅的機(jī)制。結(jié)果表明，接菌增加了植物根際可溶性糖含量，增加了根際土壤蔗糖酶活性，普遍降低了土壤脲酶活性，對(duì)土壤pH影