论文部分内容阅读
随着人类活动对环境的干扰,土壤铜污染日益严重,铜污染不仅抑制植物的生长,还可通过食物链损害人类的身体健康。目前有两种方式解决土壤污染及食物链传递问题,一方面,通过降低植物吸收重金属,从而减少食物链的传递;另一方面通过增加某些植物对重金属的富集来清除土壤重金属污染。其中植物与微生物联合作用的方法以其绿色有效、成本低廉和无二次污染的特点引起人们的广泛关注。本研究试图找到高铜耐性菌株,且能和植物结合,通过接种到植物中的方式,以期了解其对植物的生长和铜吸收量的影响。海州香薷为我国典型的铜富集植物,以其为接种研究对象,分析所筛选的菌株对海州香薷植物的影响。实验以大冶市铜矿区(铜污染区)和湖北大学校园(非污染区)的苍耳、鸭跖草、海州香薷、鸡眼草为研究对象,对这几种植物进行了内生菌与土壤根际菌的筛选和分离。通过对比分析,发现植物同一组织水平相比较,铜矿区植物的内生菌和根际细菌铜抗性比非铜矿区的高。且植物组织对铜的抗性表现为由地下部分向地上部分逐渐减弱,即根际菌和根内生菌>茎内生菌>叶内生菌。从铜矿区苍耳植物根际土中筛选得到一株高抗铜性菌株,标记为CET。通过铜耐性实验培养,CET菌株对铜离子的耐受性高达9mmol/L。对CET菌株进行了形态观察实验、生理生化试验、16SrDNA序列分析,鉴定该菌株为革兰氏阴性短杆菌,无芽孢、有荚膜;属于克雷伯氏菌属,与Klebsiella quasipneumoniae subsp.Similipneumoniae 相似性高达 98.95%。实验研究了铜离子胁迫下CET细菌的生长曲线。结果表明,低浓度的铜(Cu2+1.5mmol/L)对菌株的生物量有促进作用;高浓度铜(Cu2+6mmol/L)抑制菌株的生长,菌株生物量显著降低;中间浓度铜(Cu2+3mmol/L)对菌株生物量无影响,但延迟了菌株进入对数期的时间。海州香薷种子萌发和植株生长实验显示:在不同浓度的铜离子胁迫下,CET细菌推迟海州香薷种子的萌发时间,但提高了种子的总萌发率,在七天内,平均萌发率提高了 2%～6%;且铜胁迫下接菌处理促进了种子萌发时幼根、茎的生长,使根增加了14%～57%,茎增加了 11%～87.5%。盆栽实验结果显示,铜胁迫下,与非接菌组相比,接菌处理促进了海州香薷植物的生长,平均株高由28.2cm增加到33cm,增加了14.5%。CET菌株对海州香薷植物的生理影响实验表明,铜胁迫下,CET菌株明显增加了海州香薷植物叶中超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低了植物体内脯氨酸和丙二醛的含量,最终降低了铜离子对植物的过氧化伤害;CET菌株提高了叶片叶绿素含量,促进了胁迫条件下植物的光合作用,进而增加了植物的株高、地上和地下部分生物量,维持了植物的正常生长。实验还测定了植物地上部分与地下部分的铜含量。结果显示,接菌组植物的根部铜含量低于未接菌组1.5倍;地上部分铜含量也低于未接菌组。此结果表明,土壤接种CET菌株显著降低了土壤中的铜离子有效性,降低铜离子转移率,减轻了铜毒对植物的伤害。总之,在铜胁迫下,接种CET菌株,能显著促进海州香薷植物的生长,提高海州香薷植物的生物量,且降低海州香薷对铜的吸收,减轻了铜毒对植物的伤害。