【目的】探討金屬抗性促生菌對(duì)鋅污染土壤中玉米生長(zhǎng)和Zn吸收的影響，為利用微生物緩解重金屬對(duì)農(nóng)作物脅迫和減少重金屬吸收提供理論依據(jù)?！痉椒ā客ㄟ^(guò)盆栽試驗(yàn)研究接種促生菌Ⅱ2R3和Ⅳ8R3是否能夠緩減Zn對(duì)玉米的毒害作用，減少玉米對(duì)Zn的吸收和積累。【結(jié)果和結(jié)論】促生菌Ⅱ2R3、Ⅳ8R3不僅有很強(qiáng)的抗Zn脅迫能力，而且具有較強(qiáng)地吸附、積累Zn的能力。在中、輕度Zn污染(200和400 mg·kg-1)土壤上，單獨(dú)接種促生菌Ⅳ8R3促進(jìn)了玉米的生長(zhǎng);當(dāng)土壤Zn污染水平達(dá)到800 mg·kg-1時(shí)，同時(shí)接種促生菌Ⅳ8R3+Ⅱ2R3顯著促進(jìn)玉米的生長(zhǎng)。單獨(dú)或同時(shí)接種促生菌Ⅳ8R3、Ⅱ2R3使不同Zn污染水平土壤中的有效Zn含量均顯著降低。當(dāng)土壤Zn含量達(dá)到800 mg·kg-1時(shí)，單獨(dú)接種菌株Ⅱ2R3或同時(shí)接種Ⅱ2R3+Ⅳ8R3均顯著抑制玉米對(duì)Zn的吸收和向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，而在中、輕度Zn污染(Zn≤400 mg·kg-1)土壤上，3種接種處理對(duì)玉米吸收Z(yǔ)n均沒(méi)有顯著影響。表明在高鋅污染(800 mg·kg-1)土壤中，接種促生菌Ⅳ8R3、Ⅱ2R3能顯著抑制玉米對(duì)Zn的吸收和向地上部轉(zhuǎn)運(yùn);菌株Ⅳ8R3、Ⅱ2R3對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響與土壤Zn污染水平和菌株的性質(zhì)有關(guān)。
目前，中國(guó)受重金屬鋅、鎘污染的耕地近2 000萬(wàn)hm2，約占總耕地面積的1/5，其中工業(yè)“三廢”污染耕地為1 000萬(wàn)hm2，污水灌溉農(nóng)田為330萬(wàn)hm2。鋅是動(dòng)植物必需的生命元素，但是過(guò)量的鋅會(huì)對(duì)生物及人體健康產(chǎn)生危害，甚至?xí)痄\中毒和致癌。污染土壤中鋅的過(guò)量積累可降低土壤微生物活性，抑制作物生長(zhǎng)，其在作物的可食部位過(guò)量積累后，通過(guò)食物鏈傳遞給人或動(dòng)物，對(duì)人類健康帶來(lái)嚴(yán)重危害。土壤鋅的人為污染源主要是鉛鋅冶煉廠、鉛鋅礦開采和電鍍(鍍鋅)工業(yè)“三廢”的排放。
大量的研究表明，重金屬污染區(qū)域土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)與未污染區(qū)域差異顯著，存在大量的重金屬抗性細(xì)菌。金屬抗性細(xì)菌(PGPB)可通過(guò)多種作用方式吸附、積累或轉(zhuǎn)化重金屬，從而影響土壤重金屬的毒性及重金屬的遷移與釋放。其中，細(xì)菌對(duì)重金屬的生物積累機(jī)理主要表現(xiàn)在胞外絡(luò)合作用、胞外沉淀作用以及胞內(nèi)積累3種形式。例如，一些微生物可以分泌多聚糖、糖蛋白、脂多糖、可溶性氨基酸等胞外聚合物質(zhì)，這些物質(zhì)與溶液中可溶的Zn2+形成沉淀;Luo等報(bào)道內(nèi)生細(xì)菌Serratia nematodiphila LRE07在單一的污染溶液中3 d內(nèi)對(duì)鎘和鋅的吸附可高達(dá)65%和35%，從而顯著減緩重金屬的毒性;Macaskie等報(bào)道，革蘭氏陰性細(xì)菌Citrobacer通過(guò)磷酸酶分泌大量的磷酸氫根離子在細(xì)胞表面與重金屬形成沉淀，富集重金屬離子。微生物對(duì)重金屬的吸附和積累主要取決于不同配位體結(jié)合部位對(duì)金屬的選擇性。
近年來(lái)，超積累植物根際細(xì)菌和內(nèi)生細(xì)菌引起了研究者的極大關(guān)注，研究者陸續(xù)從超積累植物中分離和純化出金屬抗性細(xì)菌，研究還表明細(xì)菌可以緩解重金屬的毒性，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)以及影響土壤中重金屬的生物有效性。金屬抗性菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3是從Zn/Cd超積累植物東南景天的根系中分離純化的內(nèi)生菌，體外培養(yǎng)試驗(yàn)表明，它們不僅對(duì)Zn具有較強(qiáng)的抗性，而且具有分泌IAA、溶磷等促進(jìn)植物生長(zhǎng)的特性。本研究采用盆栽試驗(yàn)探討在Zn污染土壤上接種菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3是否能夠緩減Zn對(duì)玉米的毒害作用和減少玉米對(duì)Zn的吸收和積累，研究結(jié)果為今后利用PGPB緩解重金屬對(duì)農(nóng)作物脅迫和減少重金屬吸收提供理論依據(jù)。
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