全 文 ：　收稿日期:2007-07-25
Cd对小花南芥真菌根际 pH影响的研究
揭学远　 (云南省环境科学研究院 , 云南　昆明　650034)
摘　要:研究不同浓度的 Cd对铅锌矿区和非矿区重金属超累积植物———小花南芥真菌根际 pH的影
响 , 以便更有效地减轻重金属污染。
关键词:Cd;小花南芥;真菌根际;pH值
中图分类号:X173　　文献标识码:A　　文章编号:1673-9655 (2007)06-0001-03
　　我国铅锌矿蕴藏量丰富 , 随着铅锌矿的累年开
发 , 矿渣 、 矿区废水不断污染周围农田。此外 , 人
类活动也造成这些元素在土壤中积累 , 土壤被重金
属污染后 , 不仅影响作物产量和品质 , 而且会进入
食物链影响人类健康 , 所以 , 土壤重金属污染的治
理一直备受人们关注 。而重金属超累积植物修复技
术作为一种新兴的绿色生物技术 , 能在不破坏生态
环境 , 保持土壤结构和微生物活性的状况下 , 通过
植物的根系直接将污染元素从土壤中带走 , 从而修
复被污染的土壤 。
本文主要通过筛选出的云南本土重金属超累积
植物———小花南芥真菌根际菌株的培养 , 了解重金
属 Cd对小花南芥真菌根际产酸能力的影响和小花
南芥真菌根际对 Cd的响应。
1　材料与方法
1.1　供试菌种
本试验选用云南省铅锌矿区与非矿区小花南芥
根际分离出来的真菌 , 并把这些分离后的菌种接于
加镉培养基中培养 , 筛选出生长旺盛 (菌落表面
积大的)优势菌株作为供试菌株 (种)。分离出的
目标菌种 , 转接在固定培养基中置于冰箱保存 。
1.2　培养基
试验开始前 7d(菌种生长旺盛约需 5 ～ 7d)
取保存菌种转接于经灭菌处理转察氏固体培养基
上 , 然后置于 (28±2℃)恒温培养箱中备用。
固体察氏培养基配方:NaNO3 2g、 K2HPO4 1g、
KCl0.5g、 MgSO4 0.5g、 FeSO4 0.01g、 蔗糖 30g、
琼脂 15 ～ 20g、水 1000ml、 pH7.00。
液体马铃薯培养基配方:马铃薯汁 (将马铃
薯洗净去皮 , 称取 200g, 切成小块 , 加 1000ml水
煮沸 1h, 用双层纱布过滤成清液 , 加水至 1000ml)
加 20g葡萄糖 , pH自然。
1.3　试验设计
配制浓度梯度为:0, 0.05, 0.50, 5.00m
mol/L的 Cd溶液 , 把这一系列溶液加入培养液中
与供试菌株共同培养 , 然后测 pH值和真菌菌丝体
干重 。分析 Cd对小花南芥真菌根际产酸及生长影
响情况。试验所用的 Cd由 CdCl2· 5H2O提供。
用于试验的菌株分矿区小花南芥真菌根际未经
Cd处理和经 Cd处理筛选得到 、非矿区小花南芥真
菌根际未经 Cd处理和经 Cd处理筛选得到的真菌 4
种。设计 0, 0.05, 0.50 , 5.00mmol/LCd浓度梯
度进行处理 , 每个处理做 3次重复 。
量取 20ml制备好的液体培养基装入 50ml三角
瓶中灭菌 (121±2℃, 15大气压 , 30min)灭菌后
把三角瓶按不同菌株不同处理编号 , 按编号迅速加
入不同浓度的重金属 Cd, 待冷却后 , 在无菌操作
台上 , 用已灭菌直径为 6mm的打孔器在事先培养
好的培养皿中打取菌苔 , 并按编号在每个三角瓶中
接入一个菌苔 , 于 28±2℃无光恒温培养箱中培养
10d。 10d后用 PHS-3C型精密酸度计测培养液的
pH值并做好记录。
1.4　测定项目和方法
用 PHS-3C型精密酸度计测培养液的 pH值 。
1.5　数据分析
F-检验分析不同处理间的差异显著性 (n=
3);采用统计软件 DPS3.01进行分析。
2　结果与分析
2.1　Cd对小花南芥真菌根际 pH的影响
2.1.1　对矿区小花南芥真菌根际 pH的影响
从图 1可知 , 在 CK处理时 , 菌株 KXF-3和
KXF-5培养液 pH值极显著下降 (p<0.01), 菌
株 KXF-7培养液 pH值没有显著变化 , 其余 2个
菌株培养液 pH值极显著上升 (p<0.01)。
—1—
环境科学导刊　2007, 26 (6):1-3　　　　　　　　　　　　　　　CN53-1205/X　ISSN1673-9655DOI :10.13623/j.cnki.hkdk.2007.06.025
添加 0.05mmol/LCd2 +后 , 菌株 KXF-1、
KXF-3、 KXF-5和 KXF-7培养液 pH值极显著
下降 (p<0.01), 菌株 KXF-3培养液 pH值极显
著上升 (p<0.01)。
与 Cd0处理相比 , 添加 0.5mmol/LCd2+后 , 菌
株 KXF-2和 KXF-5培养液 pH值没有显著变化 ,
菌株 KXF-3和 KXF-7培养液 pH值极显著上升
(p<0.01), 菌株 KXF-1培养液 pH值极显著下
降 (p<0.01);添加 5mmol/LCd2+后 , 菌株 KXF
-1、 KXF-2和 KXF-7培养液 pH值极显著下
降 , 其余 2个菌株培养液 pH值均显著上升 (p<
0.01)。
可见 , 低浓度 Cd2+易使矿区小花南芥真菌根
际培养液 pH值上升 , 而高浓度 Cd2+使培养液 pH
值下降 。
图 1　Cd对矿区小花南芥真菌根际 pH的影响
2.1.2　对非矿区小花南芥真菌根际 pH的影响
从图 2可知 , 在 CK处理时 , 菌株 FXF-7、
FXF-8和 FXF-9培养液 pH值极显著下降 (p<
0.01), 菌株 FXF-1、 FXF-2和 FXF-5培养液
pH值没有显著变化。
图 2　Cd对非矿区小花南芥真菌根际 pH的影响
添加 0.05mmol/LCd2+后 , 菌株 FXF-1、 和
FXF-7培养液 pH值极显著下降 (p<0.01), 菌
株 FXF-2、 FXF-5、 FXF-8和 FXF-9培养液
pH值极显著上升 (p<0.01)。
与 Cd0处理相比 , 添加 0.5mmol/LCd2+后 ,
菌株 FXF-1、 FXF-2和 FXF-9培养液 pH值极
显著上升 (p<0.01), 其余 3个菌株培养液 pH值
均极显著下降 (p<0.01);添加 5mmol/LCd2+后 ,
菌株 FXF-1、 FXF-2、 FXF-5和 FXF-7培养液
pH值没有显著变化 , 其余 2个菌株培养液 pH值
均显著上升 (p<0.01)。
可见 , 低浓度 Cd2+易使非矿区小花南芥真菌
根际培养液 pH值上升 , 而高浓度 Cd2+使培养液
pH值下降 。
2.1.3　对矿区小花南芥根际耐 Cd真菌 pH影响
从图 3可知 , 在 CK处理时 , 菌株 KXCF-1、
KXCF-10和 KXCF-11培养液 pH值极显著下降
(p<0.01), 菌株 KXCF-13培养液 pH值没有显
著变化 , 其余 6个菌株培养液 pH值极显著上升
(p<0.01)。
图 3　Cd对矿区小花南芥根际耐 Cd真菌 pH的影响
添加 0.05mmol/LCd2+后 , 菌株 KXCF-1、
KXCF-3和 KXCF-4培养液 pH值极显著下降 (p
<0.01), 菌株 KXCF-2、 KXCF-6、 KXCF-10
和 KXCF-11培养液 pH值极显著上升 (p<
0.01), 其余 3个菌株没有显著变化 。
与 Cd0处理相比 , 添加 0.5mmol/LCd2+后 , 菌
株 KXCF-2培养液 pH值没有显著变化 , 菌株 KX-
CF-11培养液 pH值极显著上升 (p<0.01), 其
余 8个菌株培养液 pH值均极显著下降 (p<
0.01);添加 5mmol/LCd2+后 , 菌株 KXCF-10、
KXCF-11和 KXCF-13培养液 pH值没有显著变
化 , 其余 7个菌株培养液 pH值均极显著下降 (p
<0.01)。
可见 , 不添加 Cd2 +和低浓度 Cd2 +使部分矿区
小花南芥根际耐 Cd真菌培养液 pH值上升 , 而高
浓度 Cd2 +使培养液 pH值下降 。
2.1.4　对非矿区小花南芥根际耐 Cd真菌 pH影响
图 4　Cd对非矿区小花南芥根际耐 Cd真菌 pH的影响
从图 4可知 , 在 CK处理时 , 菌株 FXCF-3和
FXCF-11培养液 pH值极显著下降 (p<0.01),
菌株 FXCF-5、 FXCF-6和 FXCF-7培养液 pH
—2—
环境科学导刊　第 26卷　第 6期　2007年 12月
值没有显著变化 , 其余 6个菌株培养液 pH值极显
著上升 (p<0.01)。
添加 0.05mmol/LCd2+后 , 菌株 FXCF-3、
FXCF-5、 FXCF-6和 FXCF-12培养液 pH值极
显著下降 (p<0.01), 菌株 FXCF-7和 FXCF-11
培养液 pH值极显著上升 (p<0.01), 其余 5个菌
株没有显著变化 。
与 Cd0处理相比 , 添加 0.5mmol/LCd2+后 , 菌
株 FXCF-4、 FXCF-6、 FXCF-10和 FXCF-12
培养液 pH值极显著下降 (p<0.01), 菌株 FXCF
-3、 FXCF-7和 FXCF-11培养液 pH值极显著
上升 (p<0.01), 其余 4个菌株没有显著变化 。
添加 5mmol/LCd2+后 , 菌株 FXCF-3和 FXCF-7
培养液 pH值极显著上升 , 菌株 FXCF-1和 FXCF
-10培养液没有显著变化 , 其余 7个菌株培养液
pH值均显著下降 (p<0.01)。
可见 , 不添加 Cd2+和低浓度 Cd2+使部分矿区
小花南芥根际耐 Cd真菌培养液 pH值极显著 (p<
0.01)上升 , 也使另一些矿区小花南芥根际耐 Cd
真菌培养液 pH值极显著 (p<0.01)下降 , 而高
浓度 Cd2+使大多数矿区小花南芥根际耐 Cd真菌培
养液 pH值极显著 (p<0.01)下降 。
2.1.5　Cd对矿区和非矿区小花南芥真菌根际 pH
的影响比较
比较图 1和图 2可知 , 低浓度 Cd对矿区小花
南芥真菌根际 pH的影响没有特定规律性但易导致
非矿区小花南芥真菌根际培养液 pH值升高;而高
浓度 Cd均使矿区和非矿区小花南芥真菌根际培养
液 pH值下降。
比较图 3和图 4可知 , 低浓度 Cd对非矿区小
花南芥根际耐 Cd真菌 pH的影响没有特定的规律
性 , 但易导致矿区小花南芥真菌根际培养液 pH值
升高;而高浓度 Cd均促进矿区和非矿区小花南芥
真菌根际培养液 pH值下降。
3　讨论
由于 pH值是影响 Cd生物有效性和毒性的重
要因子。 pH过低时 , 吸附 、 固定 、 沉淀的 Cd溶
解出来 , 增强 Cd的毒性。但实验中发现 , 虽然存
在菌株间的差异 , 但供试真菌在 Cd的刺激下更易
产酸 。这可能是由于真菌菌株分泌有机酸与 Cd螯
合 , 以减轻 Cd的毒性。在低浓度 Cd条件下 , 柠
檬酸已被假定为主要的 Cd配位体。另外金属离子
可与 S、 N和 O反应 , 因此羧酸 、 氨基酸是潜在配
位体 , 另外 , 柠檬酸 、 苹果酸和草酸涉及一系列活
动 , 包括植物对不同金属的耐性 、金属通过木质部
的运输及液泡对金属的隔离等 , 这也可能是真菌解
毒 , 耐重金属的原因 。另一方面环境中 Cd浓度
高 , 菌株为保持细胞内外电位平衡而产生部分
H+。
4　结论
(1)Cd对矿区和非矿区小花南芥真菌根际的
pH表现为低浓度的 Cd对小花南芥真菌根际的影
响没有一定的规律性;
(2)高浓度的 Cd易促进小花南芥真菌根际产
酸 , 这些影响存在菌株间的差异 , 不同菌株的响应
有所不同 。
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EffectofCdontheGrowthofRhizosphereFungiandpHValueofArabisalpinaLinn
JIEXue-yuan
(YunnnanInstituteofEnvironmentalScience, KunmingYunnan650034 China)
Abstract:TheefectsonpHvalueofArabisalpinaLinn.Rhizospherefungigrowinginleadandzincmineareas
andnon-mineareasarestudiedbydiferentkindsofconcentrationofCd.Theresultsareusefultoaleviateheavy
metalpolution.
Keywords:Cd;ArabisalpinaLinn.;Rhizospherefungi;pHvalue
—3—
Cd对小花南芥真菌根际 pH影响的研究　　揭学远