接种根瘤菌后刺槐对镉胁迫的响应

摘要

镉污染因具有毒性高、迁移快、范围广等特点成为最主要的土壤重金属污染问题，土壤镉污染治理迫在眉睫。本研究利用刺槐（Robinia pseudoacacia）具有重金属耐性及共生固氮的特性，将刺槐-根瘤菌形成的植物-微生物共生体系应用于土壤镉污染修复，从刺槐抗氧化酶系统、脂质过氧化、氮素及叶绿素含量响应的角度，研究接种根瘤菌及根瘤内生细菌对重金属镉的修复效果，探索该共生体系在土壤重金属污染修复中的应用潜力。
　　竞争结瘤结果显示，刺槐幼苗根部1∶1混合接种Rhizobium radiobacter HZ6+Ensifer adhaerens HZ14、E.adhaerens HZ14+Mesorhizobium loti HZ76、R.radiobacter HZ6+M loti HZ76、R.radiobacter HZ6+E.adhaerens HZ14+M.loti HZ76菌株，对形成的根瘤进行BOX-PCR指纹图谱分型及占瘤率统计，发现HZ76菌株的占瘤率达90％以上，能与刺槐高效结瘤共生，是刺槐共生菌的优势菌株，其次是HZ6菌株。根据结果，选取根瘤菌R.radiobacter HZ6、M.loti HZ76菌株作为下一步实验菌株。
　　促生作用结果表明，在镉浓度0、20、60mg kg-1污染的基质中，将根瘤菌R..radiobacter HZ6、M.loti HZ76及根瘤内生细菌Herbaspirillum chlorophenolicum HZ10，外源单接及1∶1混接于刺槐根部。结果发现，刺槐幼苗抗氧化酶系统(SOD、POD、CAT)酶活性随Cd浓度升高呈现出先升高后降低的趋势，而MDA含量表现出一直升高的趋势，氨态氮含量、叶绿素总量及刺槐的株高、根长表现出逐渐降低的趋势。刺槐地上部分与根部内Cd含量随基质中Cd浓度升高而增加，且主要积累在根部，在20mg kg-1中度污染下，富集系数达0.6。与不接菌处理(A)相比，混合接菌HZ6+HZ10+HZ76(RHM)、单接菌HZ6(R)处理下，刺槐幼苗的株高、根长、氨态氮及叶绿素含量显著上升。表明R.radiobacter HZ6菌株能促进刺槐生长发育，提高刺槐抗逆性，促进生长。
　　在Cd污染土壤中，接菌处理下刺槐幼苗的抗氧化酶系统中SOD、POD、CAT活性、结瘤数量均表现出升高趋势，而MDA含量均降低，且HZ76(M)、HZ10+HZ76(HM)、HZ6+HZ10+HZ76(RHM)处理的结瘤数量显著增加，为不接菌处理的3.86、4.85、4.14倍;刺槐的株高、根长，地上与地下干重、氨态氮、硝态氮及叶绿素含量整体呈现增加趋势，但RHM、R处理效果最显著，优于其他接菌及不接菌处理。这些结果表明，HZ76菌株能与刺槐高效结瘤共生，混接RHM处理可能通过某种互作机制进一步发挥作用，也可能是菌株R.radiobacter HZ6对刺槐幼苗有促生作用，联合M.lotiHZ76的共生固氮效果，提高刺槐幼苗的抗逆性，进一步促进植物生长发育。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 土壤重金属污染概况

1．2．1 土壤重金属污染概述

1．2．2 土壤重金属污染来源

1．2．3 土壤镉污染特点与危害

1．2．4 土壤镉污染现状

1．3 重金属污染土壤的修复技术

1．3．1 物理化学修复技术

1．3．2 植物修复技术

1．3．3 微生物修复技术

1．4 刺槐-根瘤菌共生体系在修复重金属污染土壤中的作用及地位

1．4．1 刺槐简介

1．4．2 根瘤菌概述

1．5 选题的依据与研究意义

1．6 研究内容

1．7 技术路线

第二章 根瘤菌的竞争结瘤作用

2．1 引言

2．2 实验材料

2．2．1 供试菌株

2．2．2 仪器设备

2．2．3 培养基及营养液

2．3 实验方法

2．3．1 菌悬液的制备

2．3．2 蛭石基质的制备

2．3．3 刺槐种子萌发

2．3．4 根瘤菌接菌处理

2．3．5 根瘤菌竞争结瘤的测定

2．4 结果与分析

2．4．1 根瘤菌的BOX-PCR指纹图谱结果

2．4．2 菌株选择

2．5 讨论

2．6 小结

第三章 根瘤菌及根瘤内生细菌对刺槐的促生作用

3．1 引言

3．2 实验材料

3．2．1 供试菌株

3．2．3 试剂及培养基

3．3 实验方法

3．3．1 菌悬液的制备

3．3．2 Cd污染浓度梯度基质的制备

3．3．3 刺槐种子萌发

3．3．4 刺槐接菌处理

3．3．5 刺槐植株收获及指标测定

3．4 结果与分析

3．4．1 Cd胁迫对刺槐幼苗生长性状的影响

3．4．2 Cd胁迫对刺槐幼苗生理变化的影响

3．4．3 Cd胁迫对刺槐幼苗内Cd含量的影响

3．5 讨论

3．6 小结

第四章 刺槐-根瘤菌联合修复土壤Cd污染

4．1 引言

4．2 实验材料

4．2．1 供试菌株

4．2．2 仪器设备

4．2．3 试剂、培养基与营养液

4．2．4 Cd污染土壤

4．3 实验方法

4．3．1 菌悬液的制备、剌槐种子萌发

4．3．2 Cd污染土壤处理

4．3．3 刺槐种植与接菌

4．3．4 刺槐植株收获及指标测定

4．4 结果与分析

4．4．1 接菌处理对刺槐幼苗生长性状的影响

4．4．2 接菌处理对刺槐抗氧化酶系统的影响

4．4．3 接菌处理对刺槐幼苗氮素含量的影响

4．4．4 接菌处理对刺槐幼苗叶绿素含量的影响

4．6 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．1．1 根瘤菌的竞争结瘤作用

5．1．2 根瘤菌及根瘤内生细菌对刺槐的促生作用

5．1．3 刺槐-根瘤菌联合修复土壤Cd污染

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

附录

致谢

作者简介