土壤產(chǎn)脫落酸菌阻控植物鎘積累的機(jī)制及應(yīng)用研究.pdf

1、重金屬污染已成為全球范圍的主要問題之一，其中土壤鎘(Cd)污染已成為當(dāng)今社會普遍關(guān)注的問題。Cd極易被農(nóng)作物根系吸收并在體內(nèi)積累，直接影響作物的生長和發(fā)育，造成農(nóng)作物減產(chǎn)及Cd的積累。作物中的Cd還將通過食物鏈的富集作用進(jìn)入人體，對人類的健康造成嚴(yán)重威脅。因此，尋找合適的方法以緩解土壤Cd污染對作物的生長脅迫并降低作物體內(nèi)Cd的含量尤為重要。本論文以野生型(wt)、ABA敏感相關(guān)（abi1/hab1/abi2、abi1/hab1/pp2

2、Ca和snrk2.2/2.3）、鎘吸收相關(guān)（irt1-1和irt1-2）的突變體擬南芥和蔬菜作物小白菜（Brassica chinensis L.）為供試材料，提出了施用產(chǎn)脫落酸(ABA)的微生物菌肥可有效緩解土壤Cd脅迫并降低植物體內(nèi)鎘含量的新措施及其內(nèi)在作用機(jī)制，為中輕度Cd污染土壤的作物的安全生產(chǎn)提供新的技術(shù)途徑。主要取得以下幾方面的研究結(jié)果:
　　(1)1-5 mg kg-1 Cd顯著降低了擬南芥地上部的鮮重，降幅為16-

3、40％。與滅活菌對照相比，接種枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)和巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）后受Cd脅迫的擬南芥地上部鮮重增加38-102％，Cd誘導(dǎo)的氧化脅迫（MDA，H2O2和O2·-含量降低、抗氧化酶POD、SOD和CAT活性降低）及光合作用抑制(Fm、 Fv/Fm和YⅡ含量下降）均有所減緩。此外，與滅活菌對照相比，接種上述兩種菌后擬南芥地上部Cd含量降低了7-48％。上述結(jié)果表

4、明，枯草芽孢桿菌和巴西固氮螺菌的應(yīng)用可減緩Cd誘導(dǎo)的氧化損傷和光合作用抑制，促進(jìn)擬南芥的生長并降低Cd含量。
　　(2)與滅活菌對照相比，將枯草芽孢桿菌和巴西固氮螺菌接種于受Cd脅迫的ABA敏感型突變體擬南芥abi1/hab1/abi2和abi1/hab1/pp2Ca后，可出現(xiàn)以下有益效果:地上部鮮重增加27-61％;地上部的MDA、H2O2和O2·-水平顯著降低;光合系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)活性顯著增加;Cd含量降低35-49％。相反地

5、，上述各個指標(biāo)于同樣處理下的ABA不敏感型突變體snrk2.2/2.3中均未明顯改變。該結(jié)果說明，枯草芽孢桿菌和巴西固氮螺菌在緩解Cd脅迫過程中起到的重要作用由ABA介導(dǎo)。此外，與無菌對照相比，將枯草芽孢桿菌、巴西固氮螺菌接種于受Cd脅迫的w對擬南芥后根部IRT1、ZIP4、Nramp1和Nramp4的基因表達(dá)分別下調(diào)93％、45％、27％和20％及78％、54％、19％和12％。該結(jié)果表明，產(chǎn)ABA菌可能會影響上述植物中的Cd吸收途徑

6、。值得注意的是:接種產(chǎn)ABA菌可緩解野生型擬南芥Cd脅迫的現(xiàn)象在IRT1突變體irt1-1和irt1-2中并沒有觀察到;在3 mg kg-1 Cd污染土壤中接種產(chǎn)ABA菌可降低wt野生型擬南芥地上部Cd含量達(dá)33-39％，但在突變體irt1-1和irt1-2地上部Cd含量下降僅有9-13％。上述結(jié)果說明IRT1在產(chǎn)ABA菌緩解Cd脅迫和降低植物Cd含量的過程中起到重要作用。綜上，枯草芽孢桿菌和巴西固固氮螺菌是通過IRT1-ABA介導(dǎo)的抑

7、制Cd吸收的機(jī)制來提高植物產(chǎn)量并降低Cd水平。
　　(3)與無菌對照相比，接種枯草芽孢桿菌和巴西固氮螺菌使Cd脅迫小白菜生物量分別增加了28-281％和26-255％，Cd含量降低了40-79％和43-77％。同時，接菌處理也減輕了Cd誘導(dǎo)的光合作用抑制（SPAD、NPQ、Fv/Fm、YⅡ、qP和ETR增加）和氧化損傷(MDA、H2O2和O2·-含量降低)。此外，枯草芽孢桿菌和巴西固氮螺菌的應(yīng)用也顯著提高了Cd處理植物的抗氧化品質(zhì)