全 文 ：第 34 卷第 2 期
2014 年 2 月
环 境 科 学 学 报
Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 34，No． 2
Feb．，2014
基金项目:国家高技术研究发展计划(No． 2012AA101401);留学人员科技活动择优项目;中央高校基本科研业务费专项资金(No．
2013FZA6005) ;浙江省大学生科技创新活动计划(新苗人才计划)(No． 2012Ｒ401267)
Supported by the National High Technology Ｒesearch and Development Program of China (No． 2012AA101401) ，the Technology Foundation for Selected
Overseas Chinese Scholar，Ministry of Personnel of China，the Fundamental Ｒesearch Funds for the Central Universities(No． 2013FZA6005)and the
College Student Technological Innovation Program of Zhejiang Province (the Young-born Talent Project) (No． 2012Ｒ401267)
作者简介:潘风山(1987—)，男，E-mail:pfs1001@ 163． com;* 通讯作者(责任作者)，E-mail:yfeng@ zju． edu． cn
Biography:PAN Fengshan (1987—)，male，E-mail:pfs1001@ 163． com;* Corresponding author，E-mail:yfeng@ zju． edu． cn
潘风山，陈宝，马晓晓，等． 2014．一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及鉴定［J］．环境科学学报，34(2):449-456
Pan F S，Chen B，Ma X X，et al． 2014． Isolation and characterization of a specific endophytic bacterium from the Cd hyperaccumulator Sedum alfredii
Hance［J］． Acta Scientiae Circumstantiae，34(2) :449-456
一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及
鉴定
潘风山，陈宝，马晓晓，杨肖娥，冯英*
浙江大学环境与资源学院 污染环境修复与生态健康教育部重点实验室，杭州 310058
收稿日期:2013-06-21 修回日期:2013-07-27 录用日期:2013-07-27
摘要:以我国原生的镉超积累植物东南景天为材料，从其根部筛选到 4 株对镉具有耐性的内生菌株，它们均可产生生长素(IAA)、铁载体等促
生物质．砂培试验发现，接种上述菌株能促进油菜植株的生长，提高植物对镉的积累量，其中，以菌株 SaN1 的作用效果最显著，可使油菜苗期地
上部的生物量和镉积累量分别提高 18． 6%和 45% ．生理生化鉴定与 16S rDNA分析证明，SaN1 为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterum);该菌株接
种到 LB液体培养基后，12 h进入对数生长期，42 h达到稳定生长期，54 h进入衰亡期;其最佳培养温度为 30 ℃，最适 pH为中性．
关键词:东南景天;镉;内生细菌;油菜;促生作用;巨大芽孢杆菌
文章编号:0253-2468(2014)02-449-08 中图分类号:X53 文献标识码:A
Isolation and characterization of a specific endophytic bacterium from the Cd
hyperaccumulator Sedum alfredii Hance
PAN Fengshan，CHEN Bao，MA Xiaoxiao，YANG Xiaoe，FENG Ying*
Ministry of Education Key Laboratory of Environment Ｒemediation and Ecosystem Health，College of Environmental and Ｒesource Sciences，Zhejiang
University，Hangzhou 310058
Ｒeceived 21 June 2013; received in revised form 27 July 2013; accepted 27 July 2013
Abstract:A native cadmium (Cd) hyperaccumulator Sedum alfredii Hance was studied to understand the microbiological mechanisms of metal
accumulation in plant and four Cd-tolerant endophytic bacterial strains were isolated from the roots． The four strains had the potential of producing plant
growth-promoting substances such as indole-3-acetic acid (IAA)and siderophore． Sand culture experiments showed that inoculating these strains into
oilseed rape plants enhanced plant growth，and improved Cd accumulation in the plants． One of strains named SaN1 showed the highest efficacy． It
increased plant biomass and Cd accumulation in shoots by 18． 6% and 45%，respectively． Based on its physiological and biochemical characteristics as
well as 16S rDNA sequence information，SaN1 is identified as Bacillus megaterum． The growth of the strain in LB liquid medium reached a logarithmic
phase in 12 h，a stationary phase in 42 h，and a decline phase in 54 h． Its optimal growth conditions were 30 ℃ and a neutral pH．
Keywords:Sedum alfredii Hance;Cd;endophytic bacteria;oilseed rape;growth promoting effect;Bacillus megaterum
1 引言(Introduction)
东南景天是我国原生的重金属超积累植物
(Yang et al．，2002)，已广泛用于植物对重金属锌
(Zn)/镉(Cd)超积累作用的机制研究中(Xiao
et al．，2013;Zhang et al．，2013;Li et al．，2007)．
矿山型东南景天有很强的 Cd 吸收富集能力，叶片
与茎中 Cd 含量最大可分别达到 9000 和 6500
mg·kg －1(Yang et al．，2004)． 目前，通过植物与其
根际微生物的相互作用提高植物修复效率被认为
DOI:10.13671/j.hjkxxb.2014.02.004
环 境 科 学 学 报 34 卷
是一条环境友好、经济可行的技术途径(Shin et al．，
2012)，并已成为国内外研究热点，但针对东南景天
与其根际内生菌的相互作用研究还较少． Long 等
(2011)用 LB培养基从 Zn /Cd等重金属污染土壤中
生长的东南景天中分离到 14 个耐受重金属的菌株;
Zhang等(2012)用以 1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)
为唯一氮源的培养基从东南景天中筛选到 85 个耐
受重金属的细菌菌株，并发现其中 3 个菌株能促进
东南景天的生长，提高 Cd的修复效率．
由于大多数超积累植物生物量小，生态适应性
较差，因此，增强生物量较大的非超积累植物(如油
菜、高梁)的重金属积累能力为植物修复提供了新
的思路(Luo et al．，2012;Sheng et al．，2008)． 已有
研究表明，将从超积累植物分离的特异内生菌接种
于非宿主植物中，不仅可以成功地定殖，而且还可
以促进受体植物的生长，提高修复效率(Marques
et al．，2013)．如从超积累植物毛竹中分离的一株
拉恩氏菌株 JN6 可成功在油菜体内定殖，促进油菜
生长，提高油菜对 Cd、Pb、Zn 的吸收(He et al．，
2013);从长白松根系中分离的苏云金芽胞杆菌
GDB-1 可以促进 Pb 超积累植物赤阳皮的生长，提
高植物对 As、Cu、Pb、Ni 和 Zn 等重金属的积累量
(Babu et al．，2013)． 但目前对东南景天内生菌的
相关研究尚未见报道． 因此，本文拟以矿山型东南
景天为材料，分离对镉具有耐性的内生菌株，并将
其接种到油菜中，以筛选能促进油菜生长，提高油
菜镉积累量的特异菌株，用于镉污染土壤的植物
修复．
2 材料与方法(Materials and methods)
2． 1 植物材料
矿山型东南景天采自浙江省衢州市一个古老
的矿区(Zhang et al．，2012)，油菜选用镉富集品种
溪口花籽(苏德纯等，2002)．
2． 2 培养基组成及主要试剂
基础培养基:每升培养液中含有 KH2 PO4 4 g，
Na2HPO4 6 g，MgSO4·7H2O 0． 2 g，葡萄糖 2 g，葡萄
糖酸钠 2 g，柠檬酸 2 g，组分 1、组分 2 溶液各 0． 1
mL，琼脂 15 g，溶剂为水，pH值 7． 2，高压蒸汽灭菌
(121 ℃，20 min)． 其中，组分 1:H3 BO3 10 mg，
MnSO4·H2 O 11． 19 mg，ZnSO4·7H2 O 124． 6 mg，
CuSO4·5H2O 78． 22 mg，MoO3 10 mg，溶于 100 mL
灭菌蒸馏水中，－ 4 ℃保存;组分 2:FeSO4·7H2 O
100 mg溶于 10 mL灭菌蒸馏水中，－ 4 ℃保存．
纯化培养基(LB 培养基):每升培养液中含有
胰蛋白胨 10 g，酵母提取物 5 g，NaCl 10 g，溶剂为
水，pH =7． 0，高压蒸汽灭菌(121 ℃，20 min)． 筛选
培养基是在纯化培养基中添加 10 mg·L －1 Cd2 + ．
SMS 培养基:每升培养基中含有蔗糖 10 g，
(NH4)2SO4 1 g，KH2 PO4 2 g，MgSO4·7H2O 0． 5 g，
NaCl 0． 1 g，酵母提取物 0． 5 g，CaCO3 0． 5 g，溶剂为
水，pH值 7． 2，高压蒸汽灭菌(121 ℃，20 min)．
NBＲIP培养基:葡萄糖 10 g，Ca3(PO4)2 5 g，
MgCl2·6H2O 5 g，MgSO4·7H2 O 0． 25 g，KCl 0． 2
g，(NH4)2SO4 0． 1 g．
华南农业大学叶菜 B 配方 (mg · L －1):
Ca(NO3)2· 4H2 O 472，KNO3 202，NH4 NO3 80，
KH2PO4 100，K2SO4 174，MgSO4·7H2O 46．
微量元素配方(mg·L －1):FeSO4·7H2O 27． 8，
EDTA-2Na 37． 2，H3BO3 2． 86，MnSO4·4H2O 2. 13，
ZnSO4 0． 22，CuSO4·5H2O 0． 08，(NH4)6Mo7O24·4H2O
0． 02．
2． 3 根系镉耐性内生菌的分离筛选
用去离子水清洗从矿山采集的植物样品，保留
根部，置于 70%的酒精中浸泡 5 min，再放于 0． 1%
HgCl2溶液中浸泡 3 min，然后用无菌水清洗 5 次
(Sheng et al．，2008)．灭好菌的根系组织置于装有
灭菌石英砂的无菌研钵中，加入 1 mL 无菌的 0． 9%
NaCl溶液进行研磨．分别取不同稀释倍数的研磨液
100 μL涂布于以 ACC 为唯一氮源的基础培养基中
(Belimov et al．，2005)，于 30 ℃培养 3 d，挑取形态
各异的菌落于纯化培养基上，置于 30 ℃继续培养 3
d，选取单菌落接种于 10 mg·L －1 Cd2 +筛选培养基，
置于 30 ℃继续培养，3 d 后选取生长良好的单菌落
用于下面的实验．
2． 4 内生菌的重金属和抗生素耐性测定
挑取候选单菌落接种于 LB 液体培养基中预培
养 24 h，吸取 100 μL预培养菌液接种于含不同浓度
重金属或抗生素的 LB 液体培养基中，置于 30 ℃，
120 r·min －1的摇床中培养 5 d． 其间测定培养基的
OD600以确定菌落的生长情况，能完全抑制菌株生长
的最低重金属浓度即为最小抑制浓度(MIC)．其中，
重金属 Cd2 +浓度设置为 10、20、30、40、50、100、300、
500、700、900 mg·L －1，Pb2 + 浓度设置为 200、400、
600、800、1000、1200、1400、2000 mg·L －1，氨苄霉素
(AMP)、四环素(TC)、卡那霉素(KM)、庆大霉素
054
2 期 潘风山等:一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及鉴定
(GM)和链霉素(SM20)的浓度分别为 150、10、50、
20、50 μg·mL －1 ．
2． 5 内生菌促生特性研究
产 IAA 检测:参照 Sheng 等(2008)描述的方
法，将候选菌株接种到含有 0． 5 mg·mL －1 L-色氨酸
的 SMS培养基中，置于 30 ℃、150 r·min －1的摇床中
培养 3 d，8000 r·min －1离心后取上清液用紫外分光
光度计在 530 nm 处测定吸光值，与 IAA 标准曲线
比对计算 IAA浓度．
嗜铁素检测:用 CAS 平板法(Schwyn et al．，
1987)检测细菌产生分泌嗜铁素的能力．
溶磷性检测:采用(Nautiyal，1999)描述的方
法，在 NBＲIP培养基中加入磷酸三钙，向 100 mL 培
养基中加入 0． 5 mL菌液(大约 1 × 108 CFU·mL －1)，
置于 30 ℃、150 r·min －1的摇床中培养 5 d，6000
r·min －1离心后取上清液，用钼蓝比色法测定磷
含量．
2． 6 菌株对油菜的促生作用筛选研究
采用石英砂作为基质，用育苗盘进行油菜砂培
实验．油菜种子先用 0． 1%的 HgCl2浸泡 3 min，再用
70%的酒精浸泡 1 min 进行表面消毒，然后用无菌
水冲洗 3 次．消毒的种子种植于盛有石英砂的托盘
中，放置于恒温光照培养箱中育苗 1 周．选取生长一
致的油菜移栽于育苗盘中，每个孔移栽 1 株．根据生
长情况，向石英砂中加入营养液，营养液采用华南
农业大学叶菜 B 配方，并添加 50 μmol·L －1 Cd 溶
液． 每周向石英砂中加入 20 mL OD600 = 1． 0 的菌
悬液，对照组中加入等量的去离子水．
移栽 30 d后分别收获油菜幼苗地上部与根部，
测定鲜重;用 0． 01 mol·L －1的 EDTA 溶液冲洗植株
表面，再用去离子水反复冲洗，置于 80 ℃烘箱烘干，
测定干重． 烘干样品用磨样机(Ｒetsch，MM-301，
Germany)磨成粉末，分别称取 0． 2 g地上部和 0． 1 g
根部样品，用浓硝酸-高氯酸(体积比 5 ∶ 1)消煮，消
煮液定容至 20 mL，用 ICP-MS 测定 Cd 含量(Zhang
et al．，2012)．
2． 7 特异内生菌的生理生化及分子鉴定
筛选得到的特异内生菌按照细菌鉴定手册(东
秀珠等，2001)测定其生理生化性状，通过 16S
rDNA基因序列进行分子鉴定． 用上海生工生物的
柱式细菌 DNA 提取试剂盒提取细菌 DNA，分别合
成 PCＲ 扩 增 引 物， 序 列 为 27f (5-
AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3) 和 1492r (5-
TACGGCTACCTTGTTACGACTT-3)(Byers et al．，
1998)． PCＲ 反应程序为 94 ℃ DNA 变性 1 min，55
℃退火 1 min，72 ℃延伸 1． 5 min，进行 30 个循环，
扩增产物纯化后送华大基因进行测序．将 16S rDNA
基因序列通过 Blast(http:/ /blast． ncbi． nlm． nih． gov /
Blast． cgi)进行相似序列搜索，根据最相似序列确
定其系统发育地位;用 ClustX 对序列进行对位排
序，MEGA 4． 1 (Molecular Evolutionary Genetics
Analysis)计算遗传距离，邻位相结法(Neighbor-
joining)构建系统发育进化树．
2． 8 特异内生菌生长曲线的测定
挑取筛选到的菌株于 LB 培养基中，30 ℃、150
r·min －1下振荡培养 24 h．吸取菌液用适量的生理盐
水稀释至 OD600 = 0． 1 制成菌悬液，吸取 100 μL 菌
悬液接入装有 10 mL LB液体培养基的试管中．每 6
h取样一次，用分光光度计在 600 nm处测定吸光值
(OD600)，每次做 3 个重复，以 OD600表示该菌株的生
长量．
2． 9 特异内生菌最适生长温度和 pH的测定
挑取筛选到的菌株于 LB 培养基中，30 ℃、150
r·min －1下振荡培养 24 h．吸取菌液用适量的生理盐
水稀释至 OD600 = 0． 1 制成菌悬液，取 1 mL 菌悬液
接种于 100 mL LB 培养基中，在不同温度(20、25、
30、35、40 ℃)、150 r·min －1下振荡培养 3 d 后测
定 OD600 ．
配制不同 pH(3、5、7、9、11)的 LB 培养基，将上
述菌悬液 1 mL接种于 100 mL LB培养基中，30 ℃、
150 r·min －1下振荡培养 3 d后测定 OD600 ．
2． 10 数据处理
数据采用 Microsoft Excel 2010 和 DPS 6． 55 统
计软件进行处理，用 Duncans方法进行差异显著性
分析．
3 结果(Ｒesults)
3． 1 根系内生菌的分离纯化
经过连续的富集、分离、纯化，从矿山型东南景
天表面灭菌的根部分离得到 30 个细菌菌株，其中，4
株在含 10 mg·L －1 Cd2 +的筛选培养基上可以很好地
生长，并获得形态一致的单菌落，分别命名为 SaN1、
SaN2、SaN3 和 SaN7 用于下一步研究．
3． 2 候选菌株对重金属和抗生素的耐性差异及促
生潜力
通过液体培养，研究了候选菌株对 Cd 和 Pb 的
154
环 境 科 学 学 报 34 卷
耐性，发现不同菌株的耐性差异较大(表 1)． 对 Cd
的耐性以 SaN1 最强，SaN7 最弱，其中，镉对 SaN1 的
最小抑制生长浓度是 SaN7 的 50 倍． SaN2 与 SaN3
耐 Cd性相似，都是 20 mg·L －1 ． 对 Pb 的耐性也是
SaN1 最强，达到 1000 mg·L －1，其次是 SaN2 (600
mg·L －1)，而 SaN3 的 Pb 最小抑制浓度仅为 200
mg·L －1 ．
由表 1 还可知，候选的 4 菌株对四环素(TC)都
没有抗性，SaN1、SaN3 能抗卡那霉素(KM);除 SaN3
外，其他 3 菌株均抗氨苄霉素(AMP);SaN2 与 SaN3
可抗链霉素(SM20);SaN1 与 SaN7 对庆大霉素
(GM)有抗性．
对候选菌株的促生潜力进行了研究(表 1)，发
现 4 菌株均可以产生 IAA，其中，SaN1 和 SaN2 产生
的 IAA量显著高于 SaN3 和 SaN7． 4 菌株都有一定
的溶磷特性，以 SaN1 菌株的溶磷性最强，可以达到
67． 53 mg·L －1，并且它们均可产铁载体．
表 1 候选菌株的重金属和抗生素抗性及促生潜力
Table 1 Tolerance of heavy metals and antibiotics，potential of promoting plant growth of the four bacteria candidates
菌株
MIC /(mg·L －1)
Cd Pb
抗生素
KM AMP SM20 GM TC
促生特性
IAA /
(mg·L －1)
溶磷性 /
(mg·L －1)
铁载体
SaN1 500 1000 + + － + － 76． 57 ± 10． 20a 67． 53 ± 9． 60a +
SaN2 20 600 － + + － － 77． 43 ± 7． 80a 13． 05 ± 4． 30b +
SaN3 20 200 + － + － － 30． 23 ± 5． 10b 10． 2 ± 3． 20c +
SaN7 10 400 － + － + － 27． 55 ± 4． 80c 13． 5 ± 2． 80b +
注:数据之间的显著性差异用 Duncans检验，同一列字母不同表示处理间有显著差异(p ＜ 0． 05)，字母相同表示处理间无显著差异．
3． 3 候选菌株对油菜生长与镉积累的影响研究
采用砂培试验，研究了接种候选菌株对油菜植
株生长和镉积累的影响(图 1)． 结果发现，接种
SaN1 和 SaN2 显著提高了地上部和根部生物量，其
中，SaN1 处理后地上部鲜重与干重分别提高
18. 6%和 24． 9%，根系的鲜重与干重提高 23． 1%和
25． 3%;SaN2 处理对植株生物量的促进作用低于
SaN1 处理，但二者间差异不显著． 而 SaN3 和 SaN7
处理后植株生物量略有增加，但与对照处理差异不
显著(图 1)．
接种菌株后，油菜地上部与根部的 Cd 含量及
积累量有不同程度的增加(图 1)．与对照相比，SaN1
处理差异极显著，油菜地上部和根部 Cd 积累量分
别提高了 45%和 58． 7%;接种 SaN2 后，油菜地上部
254
2 期 潘风山等:一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及鉴定
图 1 不同菌株处理油菜生物量、Cd含量与 Cd积累量(数据之间的显著性差异用 Duncans检验，p ＜ 0． 05，同一图中字母不同表示处理间
有显著差异，字母相同表示处理间无显著差异)
Fig． 1 The fresh weight，dry weight，Cd concentration and Cd accumulation of oilseed rape plants treated with the four bacteria candidates
Cd积累量提高了 25%，但与对照处理的差异不显
著，根部镉积累量显著增加，提高了 39． 9%;而接种
SaN3 和 SaN7 后，油菜植株 Cd 含量及 Cd 积累量并
没有显著性提高，处理效果不明显(图 1)．
3． 4 SaN1 生理生化及分子鉴定
由于 SaN1 菌株对 Cd、Pb 具有较高的耐性，可
耐多种抗生素，并且接种到油菜后，作用效果最显
著(图 1)，因此，将其选定为目标菌株，进行进一步
研究．首先，按照细菌分类手册对其进行了生理生
化鉴定(表 2)，发现该菌株具有淀粉水解和硝酸盐
还原能力，可利用葡萄糖、蔗糖、果糖等多种糖类作
为其碳源，经革兰氏染色检测为阳性．
表 2 SaN1 菌株的生理生化鉴定
Table 2 Physiological and biochemical characteristics of strain SaN1
试验项目 结果 试验项目 结果
葡萄糖 + 淀粉水解 +
蔗糖 + 硝酸盐还原 +
果糖 + 革兰氏染色 +
肌醇 － V． P实验 +
明胶水解 － 吲哚实验 +
注:+ Positive，－ Negative．
利用 PCＲ 方法扩增了该菌株的 16S rDNA，并
进行了测序，所获得序列已提交至 Genbank数据库，
登录号为 KC961951． BlastX 序列联配结果显示，该
菌与巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterum)的序列相似
度达到 99%，进一步将已知细菌的 16S rDNA 序列
与该序列构建系统发育树(图 2)，对比证实该序列
与巨大芽孢杆菌亲缘关系最近．
3． 5 SaN1 的生长特性
研究了 SaN1 的最适生长温度及 pH对 SaN1 菌
株生长的影响(图 3)． 由图 3a 可知，20 ～ 30 ℃时，
SaN1 的生长速率随温度的提高而显著提高;随着温
度的进一步升高，其生长速率开始下降，到 40 ℃时
菌体生长受到明显抑制． 由图 3b 可知，pH 在 3 ～ 7
范围内，菌株的生长量随 pH升高而增加;而在 7 ～ 9
范围内，菌株的生长量随 pH 升高而降低;在极酸性
(pH ＜5)或极碱性(pH ＞ 9)条件下，SaN1 的生长均
受到明显抑制．
测定了 SaN1 在 LB 培养基中的常规生长曲线
(图 4)，发现该菌株在培养开始的前 12 h 生长缓
慢，在 12 ～ 42 h呈对数增长，42 ～ 54 h 进入稳定期，
之后进入衰亡期(图 4)．
354
环 境 科 学 学 报 34 卷
图 2 基于 16S rDNA序列构建的系统发育树
Fig． 2 Phylogenetic tree based on the 16S rDNA sequences
图 3 温度和 pH对 SaN1 菌株生长的影响
Fig． 3 Effect of temperature and pH on the growth of strain SaN1
图 4 SaN1 的生长曲线
Fig． 4 Growth curve of SaN1
4 讨论(Discussion)
植物提取修复以其高效、低廉、生态友好、无二
次污染等优势被国内外学者认为是最有前景的修
复技术(Shin et al．，2012)． 然而，植物提取过程主
要有三方面的限制因素:①重金属在土壤中的低生
物有效性，②重金属从植物根系到地上部的低转运
率，③修复植物的低生物量(Chen et al．，2010;Guo
et al．，2010)．因此，如何提高植物提取修复的效率
成为植物修复技术能否大规模应用的关键． 在长期
进化过程中，植物体内共生了很多微生物，其中，某
些微生物可以促进植物生长，提高抗逆性，从而增
强植物对环境变化的适应性(Hardoim et al．，2008;
Weyens et al．，2009)，这些有益微生物就是近年来
国内外研究关注的热点—植物内生菌． 早有报道证
实，从重金属耐性植物中筛选出的内生菌具有较高
的重金属耐性，能帮助植物适应重金属毒害(Idris
et al．，2004)，促进植物生长，提高植物修复效率
(Glick，2010;Ma et al．，2009)．本研究从镉超积累
植物东南景天根部筛选到 4 株内生细菌，发现它们
454
2 期 潘风山等:一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及鉴定
均可以产生 IAA和铁载体，并且具有溶磷性(表 1)．
已有报道表明，菌株能够产生一种植物促生物质，
便具有促进植物生长潜力(Ｒajkumar et al．，2009)，
因此，本研究的 4 个菌株可能有很好的促生效果，并
且它们还对多种抗生素具有抗性(表 1)． Strobel
(2003)研究认为，某些内生菌可分泌抗生素以增强
植物对病原菌的抗性，提高植物的竞争力，这可能
是内生菌促生作用的机制之一．
利用植物内生菌提高植物提取修复效率已有
较多研究，如两株从油菜根部筛选出的内生菌假单
胞菌 G10、细杆菌 G16 可以促进油菜的生长，提高油
菜对 Pb的吸收(Sheng et al．，2008);一株从商陆中
筛选得到的芽孢杆菌 SLS18 可以促进甜高粱生长，
促进其对 Mn /Cd的吸收(Luo et al．，2012)．而对我
国原生锌 /镉超积累植物东南景天根际内生菌的研
究尚不多见． Li等(2007)从东南景天根系中分离的
伯克氏菌可显著地促进东南景天的生长和对重金
属的积累．最近研究发现，一株东南景天内生菌贪
噬菌可以显著提高东南景天的生物量，促进 Zn 吸
收，提高重金属转移速率，提高植物的抗逆性
(Zhang et al．，2013);一株鞘氨醇单胞菌可促进东
南景天生长，提高东南景天对 Cd 的吸收(Zhang
et al．，2013)．然而将这些内生菌接种到非寄主植
物的效果如何尚不得而知． 油菜是一种生物量较大
的植物，不仅对镉具有较强的富集能力，而且还是
一种能源植物，应用于镉污染土壤的植物修复具有
得天独厚的优势．本研究从镉超积累植物东南景天
中分离到一株特异内生菌，接种到油菜后，发现它
不仅可以很好地促进油菜生长，同时可以显著提高
油菜对镉的积累能力(图 1)，这对于利用油菜-东南
景天内生菌系统修复污染土壤，特别是镉中轻度污
染土壤具有十分重要的意义，且具有广阔的应用
前景．
5 结论(Conclusions)
本研究从 Cd超积累植物东南景天根部分离到
4 株对镉具有较强耐性的内生菌，发现它们均具有
较好的促生潜力，对多种抗生素具有耐性． 通过砂
培试验比较了它们对油菜的促生效果及对镉吸收
积累的影响，发现其中一株特异内生菌 SaN1 对油
菜具有显著的促生效应，并且可大幅提高油菜植株
体内镉含量和油菜对镉的积累量． 经生理生化及分
子鉴定表明，该菌株属于巨大芽孢杆菌(Bacillus
megatherium)，且在 25 ～ 30 ℃，pH 值中性条件下生
长良好，将该菌株送至中国微生物菌种保藏管理委
员会普通微生物中心保藏(保藏编号为 CGMCCNo．
7295)，以用于进一步研究．
参考文献(Ｒeferences):
Babu A G，Kim J D，Oh B T． 2013． Enhancement of heavy metal
phytoremediation by Alnus firma with endophytic Bacillus
thuringiensis GDB-1 ［J］． Journal of Hazardous Materials，250 /
251:477-483
Belimov A A，Hontzeas N，Safronova V I，et al． 2005． Cadmium-tolerant
plant growth-promoting bacteria associated with the roots of Indian
mustard (Brassica juncea L． Czern．) ［J］． Soil Biology ＆
Biochemistry，37(2) :241-250
Byers H K，Stackebrandt E，Hayward C，et al． 1998． Molecular
investigation of a microbial mat associated with the great artesian
basin［J］． FEMS Microbiology Ecology，25(4) :391-403
Chen L A，Luo S L，Xiao X A，et al． 2010． Application of plant growth-
promoting endophytes (PGPE)isolated from Solanum nigrum L． for
phytoextraction of Cd-polluted soils［J］． Applied Soil Ecology，46
(3) :383-389
东秀珠，蔡妙英． 2001．常见细菌系统鉴定手册［M］．北京:科学出版
社． 370-378
Glick B Ｒ． 2010． Using soil bacteria to facilitate phytoremediation［J］．
Biotechnology Advance，28(3):367-374
Guo H J，Luo S L，Chen L A，et al． 2010． Bioremediation of heavy metals
by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp L14
［J］． Bioresource Technology，101(22) :8599-8605
Hardoim P Ｒ，van Overbeek L S，van Elsas J D． 2008． Properties of
bacterial endophytes and their proposed role in plant growth［J］．
Trends in Microbiology，16(10) :463-471
He H D，Ye Z H，Yang D J，et al． 2013． Characterization of endophytic
Ｒahnella sp JN6 from Polygonum pubescens and its potential in
promoting growth and Cd，Pb，Zn uptake by Brassica napus［J］．
Chemosphere，90(6) :1960-1965
Idris Ｒ，Trifonova Ｒ，Puschenreiter M，et al． 2004． Bacterial communities
associated with flowering plants of the Ni hyperaccumulator Thlaspi
goesingense［J］． Applied and Environmental Microbiology，70(5) :
2667-2677
Li W C，Ye Z H，Wong M H． 2007． Effects of bacteria an enhanced metal
uptake of the Cd /Zn-hyperaccumulating plant，Sedum alfredii［J］．
Journal of Experimental Botany，58(15 /16) :4173-4182
Long X X，Chen X M，Chen Y G，et al． 2011． Isolation and
characterization endophytic bacteria from hyperaccumulator Sedum
alfredii Hance and their potential to promote phytoextraction of zinc
polluted soil［J］． World Journal of Microbiology ＆ Biotechnology，
27(5) :1197-1207
Luo S L，Xu T Y，Chen L，et al． 2012． Endophyte-assisted promotion of
biomass production and metal-uptake of energy crop sweet sorghum
by plant-growth-promoting endophyte Bacillus sp SLS18 ［J］．
Applied Microbiology and Biotechnology，93(4) :1745-1753
554
环 境 科 学 学 报 34 卷
Ma Y，Ｒajkumar M，Freitas H． 2009． Inoculation of plant growth
promoting bacterium Achromobacter xylosoxidans strain Ax10 for the
improvement of copper phytoextraction by Brassica juncea ［J］．
Journal of Environmental Management，90(2):831-837
Marques A P，Moreira H，Franco A Ｒ，et al． 2013． Inoculating Helianthus
annuus (sunflower)grown in zinc and cadmium contaminated soils
with plant growth promoting bacteria effects on phytoremediation
strategies［J］． Chemosphere，92(1):74-83
Nautiyal C S． 1999． An efficient microbiological growth medium for
screening phosphate solubilizing microorganisms ［J］． FEMS
Microbiology Letters，170(1) :265-270
Ｒajkumar M，Ae N，Freitas H． 2009． Endophytic bacteria and their
potential to enhance heavy metal phytoextraction ［J］．
Chemosphere，77(2) :153-160
Schwyn B，Neilands J B． 1987． Universal chemical-assay for the detection
and determination of siderophores［J］． Analytical Biochemistry，160
(1) :47-56
Sheng X F，Xia J J，Jiang C Y，et al． 2008． Characterization of heavy
metal-resistant endophytic bacteria from rape (Brassica napus)
roots and their potential in promoting the growth and lead
accumulation of rape［J］． Environmental Pollution，156(3) :1164-
1170
Shin M N，Shim J，You Y，et al． 2012． Characterization of lead resistant
endophytic Bacillus sp MN3-4 and its potential for promoting lead
accumulation in metal hyperaccumulator Alnus firma［J］． Journal of
Hazardous Materials，199:314-320
Strobel G A． 2003． Endophytes as sources of bioactive products ［J］．
Microbes and Infection，5(6) :535-544
苏德纯，黄焕忠． 2002．油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力
［J］．中国环境科学，22(1):48-51
Weyens N，van der Lelie D，Taghavi S，et al． 2009． Phytoremediation:
plant-endophyte partnerships take the challenge Phytoremediation:
plant-endophyte partnerships take the challenge ［J］． Current
Opinion in Biotechnology，20(2) :248-254
Xiao W D，Wang H，Li T Q，et al． 2013． Bioremediation of Cd and
carbendazim co-contaminated soil by Cd-hyperaccumulator Sedum
alfredii associated with carbendazim-degrading bacterial strains［J］．
Environmental Science and Pollution Ｒesearch，20(1) :380-389
Yang X，Long X X，Ni W Z，et al． 2002． Sedum alfredii H:A new Zn
hyperaccumulating plant first found in China［J］． Chinese Science
Bulletin，47(19) :1634-1637
Yang X E，Long X X，Ye H B，et al． 2004． Cadmium tolerance and
hyperaccumulation in a new Zn-hyperaccumulating plant species
(Sedum alfredii Hance) ［J］． Plant and Soil，259(1 /2) :181-189
Zhang X C，Lin L，Chen M Y，et al． 2012． A nonpathogenic Fusarium
oxysporum strain enhances phytoextraction of heavy metals by the
hyperaccumulator Sedum alfredii Hance［J］． Journal of Hazardous
Materials，229-230:361-370
Zhang X C，Lin L，Zhu Z Q，et al． 2013． Colonization and modulation of
host growth and metal uptake by endophytic bacteria of Sedum
alfredii［J］． International Journal of Phytoremediation，15(1) :
51-64
654