抗耐鎘、鉻重金屬菌株篩選及水稻根際土壤微生態(tài)效應研究.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，進一步研究其抗耐重金屬機理，為其田間應用奠定基礎。同時，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，為微生物修復重金屬污染提供理論依據。主要研究結果如下:
　　(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16 mmol/L的菌株，4株抗耐鉻濃度高達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的水稻植株同時置于1/2MS培養(yǎng)基上共培養(yǎng)，7d后統(tǒng)計水稻生物學性狀，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進行其抗耐鎘、鉻機理研究，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有密切關系。
　　(3)不同濃度重金屬鎘和鉻處理水稻，水稻根際土壤細菌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菌群落。主成分1為57.24％，

5、主成分2為27.98％，主成分分析結果表明水稻根際微生物群落隨重金屬處理時間的延長變化較大。DGGE特異性條帶被切割、測序，構建系統(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，綠硫細菌(Chlorobiales)的相對豐度隨鎘濃度增加而增加。結果表明不同重金屬在不同時期對土壤微生物影響是不同的。
　　(4)利用高通量測序技術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％細菌種屬有46個，其中鉻處理的占31個，鎘處理的占28個。土壤含鎘20mg/kg時水稻根際土壤細菌相對豐度，細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微生物群落結構和碳源利用。
　　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提供了菌株。根據外源鎘、鉻脅迫對水稻根際微生物群落結構、種群組成的影響，為利用微生態(tài)平衡理論指導