接种嗜水气单胞菌对水稻降解毒死蜱的影响及作用机制

摘要

从受毒死蜱污染的禾本科植物水稻Oryza sativa L.中分离出一株具有毒死蜱降解活性的内生细菌ST6,经16S rRNA鉴定为嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila。用绿色荧光蛋白基因(gfp)标记后得到标记菌株ST6-gfp,该菌株能成功定殖到水稻植株中,通过平板回收试验得出ST6-gfp在水稻根部数量为7.0~7.2 log CFU/g,在茎叶中数量为4.9~5.1 log CFU/g。通过室内盆栽试验探究了该内生细菌定殖水稻后对毒死蜱降解的影响,并初步解析了作用机制。结果表明,内生菌的定殖可显著降低水稻植株中的毒死蜱含量并促进植株生长,与未接菌植株相比,接菌植株中的毒死蜱含量降低了58.3%,株高、鲜重和叶绿素含量分别增加了38.9%、69.5%和41.5%。在毒死蜱胁迫下,ST6-gfp定殖增强了水稻氧化还原酶系和解毒酶系的活力,其中,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化氢酶(CAT)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶活性分别提升了1.1、1.3、1.2、1.8、1.22和1.7倍;细胞色素P450(CYP450)及谷胱甘肽-S-转移酶(GST)解毒酶活性上调了1.5~1.7倍;此外,接菌水稻丙二醛(MDA)的含量与未接菌的水稻相比降低了46.9%。研究结果表明,该菌株可良好地定殖在水稻体内,并可通过提高水稻抗氧化酶和解毒酶的活性加速水稻中毒死蜱的降解,进而减轻毒死蜱对水稻造成的胁迫损伤,提高对毒死蜱的耐受性。