抗耐鎘、鉻重金屬菌株篩選及水稻根際土壤微生態(tài)效應(yīng)研究.pdf

1、本研究從鎘、鉻污染的水稻田土壤中篩選抗耐鎘、鉻的本土菌株，并研究這些菌株對水稻幼苗生長的影響，進(jìn)一步研究其抗耐重金屬機(jī)理，為其田間應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，通過對不同濃度的外源鎘、鉻脅迫下水稻根際微生物群落構(gòu)成、微生物群落功能多樣性研究與分析，獲得土壤微生態(tài)差異的信息，為微生物修復(fù)重金屬污染提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用梯度濃度馴化方法，從重金屬鎘、鉻污染的稻田土壤中分離、篩選出8株高抗耐鉻、鎘真菌菌株。5株抗耐鎘濃度

2、高達(dá)16 mmol/L的菌株，4株抗耐鉻濃度高達(dá)1000 mg/L的菌株，其中菌株X29抗耐鎘濃度為16 mmol/L，抗耐鉻濃度為1000 mg/L。經(jīng)形態(tài)觀察和分子鑒定，確定了這8株菌株的種屬地位分別為:綠僵菌(Metarhizium anisopliae)，擬莖點(diǎn)霉(Phomopsis sp.)，曲霉(Aspergillus sp.)，木霉(Trichoderma sp.)，尖孢鐮刀菌Fusarium oxysporum），釀酒酵

3、母(Saccharomyces cerevisiae)，青霉(Penicillium sp.);其中菌株52和菌株55都為青霉，其余6株分別屬于不同菌株。
　　(2)將獲得的8株抗耐重金屬菌株與苗齡為5d的水稻植株同時(shí)置于1/2MS培養(yǎng)基上共培養(yǎng)，7d后統(tǒng)計(jì)水稻生物學(xué)性狀，從中篩選出菌株3(Metarhiziumanisopliae)和菌株39(Saccharomyces cerevisiae)2株對水稻生長無抑制作用的菌株。菌株

4、39進(jìn)行其抗耐鎘、鉻機(jī)理研究，利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察菌株39鉻、鎘處理后菌絲損傷，進(jìn)而菌體出現(xiàn)凋亡;傅里葉變換紅外光譜(FTIR)發(fā)現(xiàn)菌株39吸附鉻、鎘離子后，F(xiàn)TIR圖譜中的C=O，C-H和N-H吸收峰有明顯的變化，表明鎘離子的吸附都與酰胺和羧基等基團(tuán)有密切關(guān)系。
　　(3)不同濃度重金屬鎘和鉻處理水稻，水稻根際土壤細(xì)菌DGGE圖譜中有部分一致的條帶，這表明水稻根際土壤微生物具有相似的細(xì)菌群落。主成分1為57.24％，

5、主成分2為27.98％，主成分分析結(jié)果表明水稻根際微生物群落隨重金屬處理時(shí)間的延長變化較大。DGGE特異性條帶被切割、測序，構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹表明，獲得的菌株主要是酸桿菌(Acidobacteria)18.75％，黏球菌(Myxococcales)12.50％，芽單胞菌(Gemmatimonas)12.50％，硫發(fā)菌(Thiothrix)9.38％。抽穗期水稻根際芽單胞菌屬（Gemmatimonas）的相對豐度與鎘濃度成正比，而披毛菌(Ga

6、llionellaceae)的相對豐富度與鉻濃度成正比。在水稻成熟期，綠硫細(xì)菌(Chlorobiales)的相對豐度隨鎘濃度增加而增加。結(jié)果表明不同重金屬在不同時(shí)期對土壤微生物影響是不同的。
　　(4)利用高通量測序技術(shù)分析不同濃度不同重金屬處理水稻根際土壤微生物，發(fā)現(xiàn)豐度比大于0.3％細(xì)菌種屬有46個(gè)，其中鉻處理的占31個(gè)，鎘處理的占28個(gè)。土壤含鎘20mg/kg時(shí)水稻根際土壤細(xì)菌相對豐度，細(xì)菌群落多樣性和碳利用的多樣性表現(xiàn)最高

7、。在對照土樣中長繩菌屬(Longilinea)相對豐度比重金屬處理的都高。在Cd2和Cd3處理中，假單胞菌（Pseudomonas）相對豐度比其他重金屬處理和對照都高。抽穗期細(xì)菌相對豐度和碳源利用能力高于成熟期。因此，一定濃度重金屬能夠改進(jìn)微生物群落結(jié)構(gòu)和碳源利用。
　　從重金屬污染的水稻田篩選到的抗耐重金屬菌株，為重金屬污染微生物修復(fù)提供了菌株。根據(jù)外源鎘、鉻脅迫對水稻根際微生物群落結(jié)構(gòu)、種群組成的影響，為利用微生態(tài)平衡理論指導(dǎo)