全 文 ：云南农业大学学报 Journal of Yunnan Agricultural University，2014，29 (3) :404 － 408 http:/ /xb. ynau. edu. cn
ISSN 1004 － 390X;CODEN YNDXAX E-mail:xb@ ynau. edu. cn
收稿日期:2012 － 12 － 31 修回日期:2014 － 01 － 14 网络出版时间:2014 － 04 － 24 09∶36
* 基金项目:国家自然科学基金项目 (41101486)。
作者简介:何永美 (1980 －) ，女，云南大姚人，博士，讲师，主要从事环境生态学科研工作。
E-mail:heyongmei06@ 126. com
＊＊通信作者Corresponding author:湛方栋 (1980 －) ，男，江西赣县人，博士，副教授，主要从事土壤微生物与重金
属污染生态研究。E-mail:zfd97@ ynau. edu. cn
网络出版地址:http: / /www. cnki. net /kcms /detail /53. 1044. S. 20140425. 1108. 015. html
DOI:10. 3969 / j. issn. 1004 － 390X (n). 2014. 03. 015
镉对铅锌矿区小花南芥根际
真菌氢离子分泌的影响*
何永美1，刘鲁峰2，谢春琼1，祖艳群1，湛方栋1＊＊，揭学远1
(1. 云南农业大学 资源与环境学院，云南 昆明 650201;2. 云南农业大学 招生就业处，云南 昆明 650201)
摘要:采用液体培养法，研究镉 (Cd)处理对云南会泽铅锌矿区小花南芥根际真菌氢离子分泌的影响，
结果表明: (1)铅锌矿区小花南芥根际真菌氢离子分泌能力及其对 Cd 处理的响应在不同菌株间存在明
显差异。(2)没有施加 Cd 处理，产酸能力强的真菌培养液 pH 值低至 4. 02，产酸能力弱的 pH 值高至
8. 45。(3)Cd 处理导致产酸能力较弱的真菌培养液 pH 值显著下降 (P ＜ 0. 05) ，降幅最大达到 3. 81，
培养液 pH 值与 Cd浓度呈极显著负相关 (P ＜ 0. 01) ，表明 Cd处理显著促进铅锌矿区小花南芥根际真菌
分泌氢离子。
关键词:镉;铅锌矿区;根际真菌;培养液;pH值
中图分类号:X 503. 233 文献标志码:A 文章编号:1004 － 390X (2014)03 － 0404 － 05
Effects of Cadmium on the Hydrogen Ion Secretion of
Ｒhizosphere Fungi of Arabis alpina L. var. parviflora
Franch in Abandoned Lead-zinc Mining Area
HE Yongmei1，LIU Lufeng2，XIE Chunqiong1，
ZU Yanqun1，ZHAN Fangdong1，JIE Xueyuan1
(1. College of Ｒesources and Environment，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China;
2. Department of Enrollment and Employment，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China)
Abstract:The effects of cadmium on the hydrogen ion secretion of the rhizosphere fungi of Arabis alpi-
na L. var. parviflora Franch in abandoned lead-zinc mining area in Huize，Yunnan Province，China，
were investigated by liquid culture methods． The results showed that: (1)There were significantly
different on hydrogen ion secretion and its responses to Cd treatment of the rhizosphere fungi between
the different strains． (2)Under without Cd treatment，the pH value of liquid media for culture the
rhizosphere fungi with great or weak acid producing ability was low to 4. 02 or high to 8. 45，respective-
ly． (3)Cd treatments resulted in pH value decrease significantly of liquid media for culture the rhizo-
sphere fungi with weak acid producing ability (P ＜ 0. 05)． The largest decline was 3. 81． Very signif-
icant negative correlation was observed between pH value of liquid media and Cd treatment concentra-
tions (P ＜ 0. 01)． That indicated that the secretion of hydrogen ion by the rhizosphere fungi with weak
acid producing ability would be significantly promoted by Cd treatments．
Key words:cadmium;lead-zinc mining area;rhizosphere fungi;liquid medium;pH value
由于采矿、污水灌溉、污泥施用和施肥等人
类活动，导致重金属污染面积逐步扩大，污染程
度日益严重［1 － 2］。金属矿区的废弃地重金属污染
非常严重［3 － 4］，但仍存在大量能够耐受重金属的
丝状真菌［5 － 6］，并通过分泌菌丝胞外的分泌行为，
影响污染土壤重金属的毒性和生物可利用性［7 － 8］，
引起研究人员的广泛关注。
因此，以分离自重金属严重污染的铅锌矿区
野生植物—小花南芥的根际真菌为研究材料，采
用液体培养法，测定不同浓度 Cd 处理培养液的
pH值，分析 Cd对铅锌矿区小花南芥根际真菌氢
离子分泌的影响，探讨铅锌矿区野生植物根际真
菌氢离子分泌行为对 Cd 胁迫的响应，对于了解
矿区废弃地土壤真菌的生态作用具有重要参考
意义。
1 材料与方法
1. 1 研究材料
小 花 南 芥 (Arabis alpina L. var. parviflora
Franch)根际真菌分离自会泽县者海镇民兵应急
营铅 锌 矿 区 (海 拔 2 463 ～ 2 516 m，东 经
103°4244，北纬 26°3858)。分离的常规培养基
为马丁氏培养基。采用氯化镉 (CdCl2·2. 5H2O)
和醋酸铅 ［Pb (CH3COO)2·3H2O］分析纯固体
试剂，配制浓度为 100 mmol /L 的 Cd2 +和 Pb2 +母
液。马丁氏培养基灭菌后冷却至 50℃ 时，加入
Cd2 +母液使得培养基分别含 1，2，5 mmol /L 的
Cd2 +，作为含 Cd2 +培养基;添加 Pb2 + 母液使得
培养基含 2，4，10 mmol /L的 Pb2 +，作为含 Pb2 +
培养基。采用稀释平板法，根际真菌培养 3 d 后，
依据真菌的菌落形态挑取菌株，采用 PDA 培养基
分离纯化和保存［9］。
1. 2 Cd处理下小花南芥根际真菌培养液 pH 值
的测定
采用马铃薯葡萄糖培养基，添加定量的 Cd2 +
储备液，制备 Cd2 + 浓度分别为 0，0. 05，0. 5，
5 mmol /L 的培养液，调节培养液初始 pH 值至
7. 0。50 mL三角瓶分装，每个三角瓶装入 20 mL
培养液，灭菌后备用。利用直径为 6 mm 的打孔
器，获得培养 7 d 的小花南芥根际真菌的菌落，
每 20 mL 培养液接种 1 片直径为 6 mm 的菌落，
28℃静止培养 7 d 后，采用酸度计 (PHS-3C 型)
测定培养液 pH值。
1. 3 数据分析
采用统计软件 DPS 6. 55，LSD 法分析铅锌矿
区小花南芥根际真菌的不同 Cd 浓度处理间培养
液 pH值的差异显著性 (n = 3) ，并计算 Cd 浓度
与培养液 pH值之间的相关系数 (n = 12)。
2 结果与分析
2. 1 镉对常规培养基分离的铅锌矿区小花南芥根
际真菌培养液 pH值的影响
没有施加 Cd处理，3 株铅锌矿区小花南芥根
际真菌培养液 pH值小于 7. 0，以菌株 KXF-3 产酸
能力最强，培养液 pH 值为 4. 39;其余 2 株铅锌
矿区小花南芥根际真菌培养液 pH值大于 7. 0，菌
株 KXF-1 产酸能力最弱，培养液 pH 值为 8. 03。
施加 Cd 处理，菌株 KXF-3 培养液 pH 值显著增
加;菌株 KXF-1 和 KXF-7 培养液的 pH 值显著下
降，5 mmol /L Cd处理菌株 KXF-1 培养液 pH值下
降了 2. 46，其培养液 pH值与 Cd浓度呈极显著负
相关 (见表 1)。
2. 2 镉对含镉培养基分离的铅锌矿区小花南芥根
际真菌培养液 pH值的影响
没有施加 Cd 处理，4 株含镉培养基分离的
铅锌矿区小花南芥根际真菌培养液 pH 值小于
7. 0，菌株 KCF-2 产酸能力较强，培养液 pH 值
为 6. 35;其余 6 株铅锌矿区小花南芥根际真菌
培养液 pH 值大于 7. 0，产酸能力较弱。菌株
KCF-1 和 KCF-2 培养液 pH 值在 0. 05 mmol /L Cd
处理时显著增加，0. 5，5 mmol /L Cd 处理显著
下降。除 0. 05 mmol /L Cd 处理的菌株 KCF-3，
KCF-4 和 KCF-5 培养液，以及 0. 5 mmol /L Cd 处
理的菌株 KCF-5 培养液的 pH 值与没有施加 Cd
处理无明显差异外，施加 Cd 处理的其余菌株培
养液的 pH值均显著下降，7 株含镉培养基分离
的铅锌矿区小花南芥根际真菌培养液 pH 值与
Cd浓度呈极显著负相关。培养液 pH 值降幅最
504第 3 期 何永美，等:镉对铅锌矿区小花南芥根际真菌氢离子分泌的影响
大者为 5 mmol /L Cd处理的菌株 KCF-4，其培养
液 pH值下降了 3. 81;其次为 5 mmol /L Cd 处理
的菌株 KCF-10，0. 5 mmol /L Cd 处理的菌株
KCF-4 和 KCF-7，以及 0. 05 mmol /L Cd处理的菌
株 KCF-9，其培养液 pH 值分别下降了 2. 44，
2. 28，2. 04，2. 28 (见表 2)。
表 1 马丁氏培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌培养液 pH值及其与镉浓度的相关系数
Tab. 1 pH value of the liquid medium for culturing the rhizosphere fungi isolated by Martins media of A． alpina
L. var. parviflora Franch in lead-zinc mine area and its correlation coefficient with Cd2 + concentration
菌株
strains
n (Cd2 +) / (mmol·L －1)
0 0. 05 0. 5 5
相关系数
correlation coefficient
KXF-1 8. 03 ± 0. 21 a 7. 44 ± 0. 23 ab 6. 83 ± 0. 52 b 5. 57 ± 0. 01 c － 0. 831＊＊
KXF-2 7. 26 ± 0. 05 a 6. 85 ± 0. 04 b 7. 14 ± 0. 04 a － － 0. 147
KXF-3 4. 39 ± 0. 02 d 8. 32 ± 0. 02 a 6. 95 ± 0. 20 b 6. 04 ± 0. 05 c － 0. 130
KXF-5 5. 26 ± 0. 03 b 4. 58 ± 0. 02 c 5. 25 ± 0. 05 b 5. 87 ± 0. 04 a 0. 811＊＊
KXF-7 5. 83 ± 0. 37 a 4. 98 ± 0. 19 b 4. 96 ± 0. 04 b 4. 78 ± 0. 05 b － 0. 444
注:“－”表示该真菌没有生长，不同小写字母和“* ”表示 P ＜ 0. 05，“＊＊”表示 P ＜ 0. 01;下同。
Note:“－”means no growth，different small letters and“* ”means P ＜0. 05，“＊＊”means P ＜0. 01;the same as below．
表 2 含镉马丁氏培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌培养液 pH值及其与镉浓度的相关系数
Tab. 2 pH value of the liquid medium cultured the rhizosphere fungi isolated by Cd2 + containing Martins media of
A． alpina L. var. parviflora Franch in lead-zinc mine area and its correlation coefficient with Cd2 + concentration
菌株
strains
n (Cd2 +) / (mmol·L-1)
0 0. 05 0. 5 5
相关系数
correlation coefficient
KCF-1 6. 48 ± 0. 32 b 7. 77 ± 0. 22 a 5. 80 ± 0. 04 c 4. 56 ± 0. 11 d － 0. 805＊＊
KCF-2 6. 35 ± 0. 10 b 6. 62 ± 0. 05 a 5. 74 ± 0. 04 c 4. 75 ± 0. 03 d － 0. 924＊＊
KCF-3 7. 62 ± 0. 02 a 7. 03 ± 0. 32 ab 6. 86 ± 0. 21 b 5. 93 ± 0. 07 c － 0. 830＊＊
KCF-4 8. 17 ± 0. 14 a 7. 82 ± 0. 02 a 5. 89 ± 0. 23 b 4. 36 ± 0. 09 c － 0. 867＊＊
KCF-5 6. 52 ± 0. 02 a 6. 53 ± 0. 05 a 6. 52 ± 0. 25 a － － 0. 017
KCF-6 6. 41 ± 0. 02 a 5. 77 ± 0. 05 b 5. 72 ± 0. 02 b 5. 78 ± 0. 04 b － 0. 355
KCF-7 7. 18 ± 0. 07 a 6. 74 ± 0. 08 b 6. 38 ± 0. 04 c 5. 14 ± 0. 08 d － 0. 945＊＊
KCF-8 7. 24 ± 0. 05 a 5. 21 ± 0. 03 c 5. 69 ± 0. 13 b 5. 73 ± 0. 05 b － 0. 214
KCF-9 8. 05 ± 0. 07 a 7. 57 ± 0. 08 b 6. 86 ± 0. 07 c 5. 77 ± 0. 13 d － 0. 899＊＊
KCF-10 8. 07 ± 0. 05 a 7. 80 ± 0. 06 b 7. 75 ± 0. 08 b 5. 62 ± 0. 08 c － 0. 992＊＊
2. 3 镉对含铅培养基分离的铅锌矿区小花南芥根
际真菌培养液 pH值的影响
没有施加 Cd处理，4 株铅锌矿区含铅培养基
分离的小花南芥根际真菌培养液 pH 值小于 7. 0，
菌株 KPF-11 产酸能力最强，培养液 pH 值为
4. 45;其余 6 株铅锌矿区小花南芥根际真菌培养
液 pH值大于 7. 0，产酸能力较弱，菌株 KPF-3 产
酸能力最弱，培养液 pH值为 8. 45。0. 05 mmol /L
Cd处理，2 个菌株和 3 个菌株培养液 pH 值分别
显著增加和下降;0. 5 和 5 mmol /L Cd处理，分别
有 6 个和 8 个菌株培养液 pH值显著下降。5 株含
铅培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌培养
液 pH值与 Cd 浓度呈极显著负相关。培养液 pH
值降幅最大者为 5 mmol /L Cd 处理的菌株 KPF-3，
其培养液 pH值下降了 2. 88;其次为 5 mmol /L Cd
处理的菌株 KPF-6 和 KPF-9，培养液 pH值分别下
604 云南农业大学学报 第 29 卷
降了 2. 21 和 2. 27 (见表 3)。
可见，Cd处理导致铅锌矿区小花南芥根际真
菌培养液 pH值显著下降，培养液 pH值降幅最大
达到 3. 81，培养液 pH值与 Cd浓度呈极显著负相
关，Cd处理显著促进产酸能力较弱的铅锌矿区小
花南芥根际真菌氢离子的分泌。
表 3 含铅马丁氏培养基分离的铅锌矿区小花南芥根际真菌培养液 pH值及其与镉浓度的相关系数
Tab. 3 pH value of the liquid medium cultured the rhizosphere fungi isolated by Pb2 + containing Martins media of
A． alpina L. var. parviflora Franch in lead-zinc mine area and its correlation coefficient with Cd2 + concentration
菌株
strains
n (Cd2 +) / (mmol·L －1)
0 0. 05 0. 5 5
相关系数
correlation coefficient
KPF-1 6. 26 ± 0. 04 a 4. 94 ± 0. 07 b 4. 86 ± 0. 07 b 4. 83 ± 0. 06 b － 0. 421
KPF-2 7. 41 ± 0. 12 a 7. 86 ± 0. 26 a 7. 34 ± 0. 13 a 6. 22 ± 0. 04 b － 0. 897＊＊
KPF-3 8. 45 ± 0. 07 a 7. 67 ± 0. 18 b 7. 51 ± 0. 24 b 5. 57 ± 0. 19 c － 0. 526
KPF-4 7. 20 ± 0. 07 a 6. 02 ± 0. 08 b 5. 69 ± 0. 08 b 5. 61 ± 0. 30 b － 0. 495
KPF-6 7. 33 ± 0. 14 a 7. 49 ± 0. 26 a 6. 93 ± 0. 07 a － － 0. 649
KPF-8 7. 68 ± 0. 15 a 7. 71 ± 0. 05 a 6. 87 ± 0. 09 b － － 0. 929＊＊
KPF-9 8. 13 ± 0. 02 a 8. 13 ± 0. 15 a 7. 20 ± 0. 06 b 5. 85 ± 0. 21 c － 0. 929＊＊
KPF-10 6. 03 ± 0. 04 b 7. 90 ± 0. 29 a 6. 12 ± 0. 03 b 4. 92 ± 0. 04 c － 0. 723＊＊
KPF-11 4. 45 ± 0. 23 b 6. 63 ± 0. 11 a 6. 52 ± 0. 22 a 4. 22 ± 0. 21 b － 0. 576
KPF-13 6. 34 ± 0. 43 a 6. 30 ± 0. 25 a 5. 86 ± 0. 03 a 4. 52 ± 0. 20 b － 0. 875＊＊
3 讨论
本试验中，Cd胁迫条件下，铅锌矿区小花南
芥根际真菌氢离子分泌能力增强，这与重金属胁
迫促进真菌分泌甲酸、乙酸、丙酸、草酸、苹果
酸等低相对分子量有机酸的研究报道是一致
的［10］。这些有机酸络合 Pb，Cd，Cu，Zn 等重金
属离子的能力极强，能有效地对重金属离子产生
络合或沉淀作用，在菌丝体外螯合重金属离子，
形成不溶水的重金属—有机酸盐晶体沉淀［11］，有
效阻止重金属离子进入真菌细胞内，从而提高丝
状真菌对重金属的耐受性，是丝状真菌耐受重金
属的重要机制之一。
重金属严重污染的铅锌矿区野生植物根际真
菌氢离子分泌能力的增加，一方面，根际真菌产
生的低相对分子量有机酸，能促进矿区土壤表层
的重金属解吸和溶解，从而可能提高铅锌矿区土
壤重金属的生物有效性［12］;另一方面，根际真菌
的分泌行为导致根际土壤的 pH 下降，也将影响
铅锌矿区土壤重金属的形态及其生物有效性［13］。
铅锌矿区野生植物根际真菌的产酸行为导致根际
土壤重金属的活化，提高根际土壤中重金属的迁
移性，可用于发展根际真菌—植物联合修复重金
属污染土壤，提高植物的修复效率［14 － 16］，从而受
到研究人员的普遍关注。因此，金属矿区废弃地
野生植物根际真菌的氢离子分泌行为将对矿区土
壤重金属的地球化学行为产生重大影响，进而影
响到金属矿区废弃地的植被恢复和生态重建。
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