1材料與方法
1.1材料
1.1.1供試菌株從東南景天根系中分離的2株鋅抗性細菌Ⅱ2R3和Ⅳ8R3:菌株Ⅱ2R3為醋酸鈣不動桿菌Acinetobacter calcoaceticus，能分泌吲哚乙酸和溶解磷酸鈣，Zn最小致死濃度為10 mmol·L-1;菌株Ⅳ8R3為短小芽胞桿菌Bacillus pumilus，能分泌吲哚乙酸和高鐵載體，Zn最小致死濃度為20 mmol·L-1.
1.1.2供試植物華南農業(yè)大學篩選的重金屬低積累玉米品種“凌單四號”
1.1.3供試土壤模擬鋅污染土壤，即向華南農業(yè)大學農場的水稻土(風干，過5 mm篩)中添加ZnSO4·7H2O［w(Zn)分別為0、200、400和800 mg·kg-1)］，與土壤充分混勻，于玻璃溫室中培育2個月，每隔5 d翻動1次，定期加去離子水，使土壤水分保持最大田間持水量的60%左右.水稻土的理化性質如下:pH(土水質量比1.0∶2.5)6.27、w(有機質)3.05%、全氮1.12 g·kg-1、堿解氮96.8 mg·kg-1、全磷1.192 g·kg-1、有效磷86.09 mg·kg-1、有效鉀126.29 mg·kg-1，總Zn 63.16 mg·kg-1.
1.2試驗方法
1.2.1菌株對鋅的吸收作用將甘油管保存的菌株Ⅳ8R3和Ⅱ2R3劃線接種到LB固體培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h，挑選單個菌落，接種到50 mL的LB液體培養(yǎng)基中，于搖床160 r·min-1、30℃培養(yǎng)24 h.在200 mL的LB液體培養(yǎng)基中加入膜過濾滅菌的Zn母液(1 mol·L-1)，使Zn2+濃度分別為0、2.5、5.0、10.0 mmol·L-1.每瓶接種2 mL的新鮮菌液，置搖床160 r·min-1、30℃振蕩培育，以未接種的LB液體培養(yǎng)基為對照，重復3次.培養(yǎng)6、12、20、32、56、80、104、128、152、176 h后，分別用無菌槍頭取3 mL培養(yǎng)液，比色法測定D600nm;同時取5 mL培養(yǎng)液置于50 mL的離心管中，8 000 r·min-1離心，上清液轉移到干凈的塑料瓶，滴加1滴優(yōu)級的純硝酸，置于低溫冰箱中保存，原子吸收光譜(Z-2300)測定Zn濃度.
1.2.2土培試驗采用雙因素完全隨機區(qū)組試驗設計:A因素為接種處理，共4個水平，即不接種的對照(CK)、接種菌株Ⅱ2R3、接種菌株Ⅳ8R3、同時接種菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3;B因素為土壤Zn污染水平，共4個水平，即土壤Zn添加濃度分別為0、200、400、800 mg·kg-1.每個處理重復4次，每盆土壤質量4 kg(以干土計).
盆栽試驗于2009年10月15日播種，挑選籽粒飽滿的玉米種子進行表面消毒(自來水沖洗→φ為99%乙醇溶液1 min→φ為35%雙氧水和3%次氯酸鈉的混合溶液30 min→無菌水沖洗3次)后，每盆播種5粒玉米種子，15 d后間苗，每盆保留2株幼苗.同時，進行接種促生菌處理，每盆接種50 mL的107cfu·mL-1菌體懸浮物，以無菌水作為對照.促生菌在LB液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對數生長期，離心收集菌體，8.9 g·L-1的NaCl溶液清洗3遍，用無菌的雙蒸水把菌體稀釋成約107cfu·mL-1菌體懸浮物，平板計數法確定菌體的濃度.植物生長期間定期向花盆托盤加單蒸水，以保持盆中土壤濕度.
播種90 d后，收獲植物樣品(地上部和根系)和土壤樣品.植物樣品先用自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗3次，自然晾干.晾干的植物樣品先在105℃殺青30 min，然后65℃下烘干至恒質量，稱地上部和根系的干質量.土壤樣品自然風干，過20目篩.
1.3測定方法
植物地上部和根系Zn含量測定采用干灰化-原子吸收光譜法，即植物樣品用粉碎機磨碎后，稱取0.300 0 g植物樣品于50 mL的干鍋，電爐上進行碳化，于馬福爐中(500±5)℃灰化約8 h后，取出坩鍋，冷卻后加6 mol·L-1HCl溶液溶解，定容到50 mL，火焰原子吸收分光光度計(Z-2300)測定Zn含量。土壤pH測定采用玻璃電極法(水土質量比為2.5∶1.0).土壤有效Zn含量采用0.01 mol·L-1CaCl2提取，土水質量比為1.0∶2.5，90℃水浴振蕩2 h，過濾，火焰原子吸收分光光度計(Z-2300)測定濾液中的Zn濃度.
1.4數據處理
采用Excel2003軟件整理數據，利用SAS 9.0軟件對試驗數據進行方差分析，多重比較采用新復極差法(Duncan's法).
2結果與分析
2.1菌株在鋅脅迫下的生長和對鋅的吸收作用
隨著菌株Ⅳ8R3和Ⅱ2R3的生長繁殖，培養(yǎng)液中Zn的剩余濃度均逐漸降低(圖1).當菌株Ⅳ8R3培養(yǎng)176 h后，含有2.5、5、10 mmol·L-1Zn的培養(yǎng)液中的Zn濃度分別降低了76.94%、73.17%和53.84%;菌株Ⅱ2R3培養(yǎng)176 h后，培養(yǎng)基中的Zn濃度分別降低了40.90%、49.05%和36.49%(圖1)，這表明菌株Ⅳ8R3和Ⅱ2R3對Zn均有較強的抗性和吸附吸收能力，尤其是菌株Ⅳ8R3.
2.2菌株對玉米生長的影響
圖1不同鋅濃度下菌株Ⅳ8R3、Ⅱ2R3的生長曲線和培養(yǎng)液中鋅的剩余濃度變化
菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3對玉米生長的影響與土壤Zn污染水平和菌株的性質有關.在沒有添加Zn的土壤中，接種菌株Ⅱ2R3使玉米地上部的干質量比對照增加了30.9%，單獨或同時接種促生菌Ⅱ2R3、Ⅳ8R3使玉米的根系干質量比對照分別增加了43.8%、48.8%和19.6%;在Zn添加量為400 mg·kg-1的土壤上，接種菌株Ⅳ8R3使玉米地上部的干質量比對照增加了17.72%;在Zn添加量為800 mg·kg-1的土壤上，同時接種菌株Ⅱ2R3+Ⅳ8R3使玉米地上部和根系的干質量比對照分別增加了45.9%和55.8%(表1).
2.3菌株對玉米吸收Zn的影響
由表2可知，玉米的地上部和根系Zn含量隨土壤Zn污染水平的增加而顯著增加.在沒有添加Zn的土壤中，不同接種菌株處理使玉米地上部和根系的Zn含量均有所增加，但與對照之間差異不顯著.在Zn添加量為200 mg·kg-1的土壤上，接種菌株Ⅳ8R3使玉米根系Zn含量比對照增加了82.79%，但同時接種菌株Ⅱ2R3+Ⅳ8R3抑制了玉米對Zn的吸收和向地上部轉運，地上部Zn含量比對照減少了14.34%.在Zn添加量為400 mg·kg-1的土壤上，同時接種菌株Ⅱ2R3+Ⅳ8R3后，玉米地上部的Zn含量比對照增加了3.58%，但玉米的根系Zn含量比對照減少了14.14%;單獨接種菌株Ⅳ8R3反而使玉米的地上部和根系Zn含量分別比對照增加了17.97%和53.65%.在Zn添加量為800 mg·kg-1的土壤上，單獨接種菌株Ⅱ2R3和同時接種菌株Ⅱ2R3+Ⅳ8R3均抑制了玉米吸收和向地上部轉運Zn，地上部Zn含量分別比對照降低了4.85%和20.01%，根系Zn含量分別比對照降低了37.71%和51.73%;接種菌株Ⅳ8R3使玉米地上部的Zn含量比對照增加了9.51%，但根系Zn含量與對照之間差異不顯著.
表1不同處理的玉米地上部和根系干物質量1)
表2不同處理的玉米的地上部和根系Zn含量
2.4促生菌對土壤pH的影響
土壤pH隨著土壤Zn添加量的增加而呈降低趨勢.在沒有添加Zn的土壤上，收獲玉米后，接種促生菌的土壤pH略有降低，但與對照之間的差異不顯著.在Zn添加量為200 mg·kg-1的土壤上，收獲玉米后，接種菌株Ⅱ2R3或Ⅳ8R3的土壤pH分別比對照高0.23和0.07;但同時接種菌株Ⅱ2R3+Ⅳ8R3使收獲后的土壤pH比對照低0.28.在Zn添加量為400 mg·kg-1的土壤上，收獲玉米后，單獨或同時接種菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3的土壤pH分別比對照高0.28、0.37和0.24.在Zn添加量為800 mg·kg-1的土壤上，收獲玉米后，3種接種處理對土壤pH影響不顯著(表3).
表3不同接種處理對土壤的pH和氯化鈣提取態(tài)鋅含量的影響1)
2.5菌株對土壤有效態(tài)鋅含量的影響
收獲玉米后，土壤中的氯化鈣提取態(tài)Zn含量(代表土壤Zn的有效性)見表3.從表3可見，在沒有添加Zn的土壤中，單獨或同時接種菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3的土壤有效Zn含量比未接種的對照土壤分別降低了33.33%、33.33%和22.22%.在Zn添加量為200 mg·kg-1的土壤中，單獨或同時接種菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3的土壤有效Zn含量比未接種的對照土壤分別降低了52.94%、47.06%和29.41%.在Zn添加量為400 mg·kg-1的土壤中，單獨或同時接種菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3使土壤有效Zn含量顯著降低，分別比對照土壤降低了45.88%、44.12%和59.41%.在Zn添加量為800 mg·kg-1的土壤中，收獲玉米后，單獨或同時接種菌株Ⅱ2R3和Ⅳ8R3的土壤有效Zn含量分別比對照土壤降低了25.28%、30.83%和42.01%.
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