免费文献传递   相关文献

荧光假单胞菌对蒌蒿生理与根际微生态的影响



全 文 :第 39卷
《环境科学与技术》编辑部:(网址)http://fjks.chinajournal.net.cn(电话)027-87643502(电子信箱)hjkxyjs@vip.126.com
收稿日期:2016-01-21;修回 2016-03-31
基金项目:湖南省自然科学基金(2015JJ4012);湖南省教育厅优秀青年项目(15B045);湖南省自然科学基金(2016JJ4015)
作者简介:周小梅(1977-),女,副教授,博士,主要研究方向为环境污染生态修复,(电子信箱)864759100@qq.com;*通讯作者,教授,博士生导师,
(电子信箱)zyl8291290@163.com。
Environmental Science & Technology
第 39卷 第 8期
2016年 8月
Vol. 39 No.8
Aug. 2016
周小梅,赵运林,董萌,等. 荧光假单胞菌对蒌蒿生理与根际微生态的影响[J]. 环境科学与技术,2016,39(8):58-63. Zhou Xiaomei,Zhao Yunlin,
Dong Meng, et al. Effects of Pseudomonas fluorescens on physiological characteristics and rhizosphere micro -ecology of Artemisia selengensis [J].
Environmental Science & Technology,2016,39(8):58-63.
荧光假单胞菌对蒌蒿生理与根际微生态的影响
周小梅 1, 赵运林 2*, 董萌 3, 库文珍 3
(1.湖南城市学院建筑与城市规划学院,湖南 益阳 413000; 2.中南林业科技大学,湖南 长沙 410004;
3.湖南城市学院化学与环境工程学院,湖南 益阳 413000)
摘 要:为探讨功能微生物对镉(Cd)富集植物蒌蒿的影响机制。以荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)Y5为对象,通过盆栽试
验,研究其对蒌蒿抗性生理和根际微生态的影响。结果表明,在 Cd胁迫下荧光假单胞菌 Y5能显著增加蒌蒿植株叶绿素 a、叶绿素 b和总
叶绿素含量;能明显增加蒌蒿植株体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,显著减少丙二醛(MDA)含
量;在 Cd胁迫下对蒌蒿植株根际土壤细菌、放线菌数量及微生物总数表现为促进作用,对真菌则表现为抑制效应;在 Cd胁迫下可显著
增加蒌蒿植株根际土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性,但对脱氢酶和过氧化氢酶活性无显著影响,说明荧光假单胞菌 Y5对蒌蒿植株抗性生
理的提高和根际微生物环境的改善具积极效应。
关键词:荧光假单胞菌; 镉胁迫; 蒌蒿; 生理特性; 根际微生态
中图分类号:X53 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1003-6504.2016.08.011 文章编号:1003-6504(2016)08-0058-06
Effects of Pseudomonas fluorescens on Physiological Characteristics and
Rhizosphere Micro-ecology of Artemisia selengensis
ZHOU Xiaomei1, ZHAO Yunlin2*, DONG Meng3, KU Wenzhen3
(1.College of Architecture and Urban Planning,Hunan City University,Yiyang 413000,China;
2.Central South University of Forestry Science and Technology,Changsha 410004,China;
3.College of Chemistry and Environment Engineering,Hunan City University,Yiyang 413000,China)
Abstract:To explore influencing mechanism of functional microorganism on Artemisia selengensis under cadmium stress,
with Pseudomonas fluorescens Y5 as research object,the effects of strain Y5 on resistant physiology and rhizosphere micro-
ecology of Artemisia selengensis were studied by pot experiment. The results indicated that Pseudomonas fluorescens Y5
could distinctly increase the contents of chlorophyll a,chlorophyll b and the total chlorophyll of Artemisia selengensis;it
could significantly enhance the activities of superoxide dismutase (SOD),peroxidase (POD) and catalase (CAT),and
significantly reduce the malondialdehyde (MDA) content of Artemisia selengensis under cadmium stress. Pseudomonas
fluorescens Y5 could significantly improve the number of bacteria,actinomyces and the total number of microorganisms,and
significantly reduce the number of fungi of Artemisia selengensis rhizosphere soil under cadmium stress. Pseudomonas
fluorescens Y5 could significantly improve the activities of urease,invertase and phosphatase,but could not significantly
improve the activities of dehydrogenation enzyme and hydrogen peroxide enzyme of Artemisia selengensis rhizosphere soil
under cadmium stress. It demonstrated that Pseudomonas fluorescens Y5 was conducive to improve resistant physiology and
rhizosphere micro-ecology of Artemisia selengensis.
Key words:Pseudomonas fluorescens;cadmium stress;Artemisia selengensis;physiological characteristics;rhizosphere
micro-ecology
第 8期
镉(Cd)是毒性极强、影响人体健康且非人体必需
的重金属元素。土壤 Cd污染及其修复已成为全球普
遍关注的环境问题之一。洞庭湖湿地是湖南省乃至全
国重要的农业生产区,由于废物的不合理排放和矿产
资源的过度开采等因素造成湿地土壤 Cd污染严重[1]。
洞庭湖湿地由东洞庭湖、西洞庭湖和南洞庭湖 3个重
要湿地组成,面积辽阔,地形复杂,采用传统的物理与
化学修复方法难以奏效。因此,研发出有效的原位修
复技术极其重要。
功能微生物近年来已成为研究的热点,被广泛运
用于改善土壤的微生物环境,提高植物对逆境的适应
性,从而可提高植物对重金属污染土壤的修复效果[2]。
研究表明,接种功能微生物可明显增强植物根际土壤
脲酶、蔗糖酶和磷酸酶等酶的活性,明显增加细菌和
放线菌的数量,显著减少真菌与其它有害菌株的数量
与比例,进而可改善土壤微生物环境[3-7]。也有报道,施
入功能微生物可显著增加植株体内过氧化物酶
(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)
活性,叶绿素含量等,进而可抵御逆境胁迫所产生的
氧化伤害[2,8]。
蒌蒿(Artemisia selengensis Turcz.)是菊科蒿属多
年生草本植物,俗称芦蒿、水蒿、藜蒿、泥蒿等,是洞庭
湖湿地优势植物。对 Cd具较强的富集与转运能力,是洞
庭湖湿地 Cd污染土壤较为理想的修复材料[9]。Cd胁
迫条件下,蒌蒿的抗性生理与修复机制已有报道[9-10]。
由于生物量相对较小,极大地影响其在洞庭湖湿地
Cd污染土壤修复方面的运用。接种功能微生物可提
高植物的修复效果[2]。荧光假单胞菌(Pseudomonas
fluorescens)具生防、促生等功能[1],在自然界中分布广
泛。前期研究表明,荧光假单胞菌能明显改善洞庭湖
湿地镉污染土壤的微生态环境[1],但有关其对蒌蒿修
复特性尤其是对其抗性生理与根际微生态的影响研
究鲜见报道。
据此,本研究以具促生功能的荧光假单胞菌 Y5
为对象,通过盆栽试验,研究其对蒌蒿植株抗性生理
与根际土壤酶活性、微生物数量的影响等,以探讨蒌
蒿在 Cd胁迫下对功能微生物的响应机制,欲为洞庭
湖湿地镉污染土壤构建有效的原位修复技术提供理
论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
菌株 Y5分离自蒌蒿体内,经鉴定为荧光假单胞
菌(Pseudomonas fluorescens)。能分泌吲哚乙酸(IAA)
且分泌量为 15.192 mg/L,对 Cd2+的耐受质量浓度
为 90 mg/L。超净工作台上,用无菌接种环挑取少量
Y5菌体接种于装有液体 LB培养基、容量为 500 mL
的三角瓶中。置于振荡培养箱内,30 ℃、150 r/min震
荡培养 16 h,菌液 4 ℃、8 000 r/min离心 5 min,再用
无菌生理盐水润洗 2次,然后用无菌生理盐水调节菌
悬液浓度为 5.6×109 cfu/mL,制成接种菌剂。
基质是采用购自湖南省长沙市红星花卉大市场的
营养土,其中草炭、蛭石和珍珠岩的比为 3∶1∶1,自然风
干与灭菌处理后,分别添加浓度为 0、10、20、30 mg/kg
的 Cd(以 Cd2+计算),并分别施入 N、P、K复合肥 100
mg/kg作为基肥,拌匀、于实验室静置堆放备用。
试验所采用的蒌蒿植株均取自南洞庭湖管竹山
(112°19′33.4″E,28°55′14.9″N),栽植于湖南城市学院
的苗圃大棚。为保证试验用苗的一致性,从移栽成活
后的蒌蒿植株中剪取长势基本一致的带 3芽的蒌蒿
茎段若干进行扦插,并进行常规养护管理。
1.2 试验设计
2014年 8月 18日,将经处理且静置堆放 45 d的
基质进行装盘,孔穴盘的底径为 3 cm、上口径为 6.2 cm、
高为 8.5 cm,每穴称装基质 100 g。取菌剂 50 mL,与基
质充分混匀,以等量无菌生理盐水为对照。挑选健壮、
长势基本一致的蒌蒿扦插苗(带 3片完全展开叶)移栽
至孔穴盘,每处理移栽 16株。浇透水,置于湖南城市学
院苗圃大棚,正常养护管理 60 d后,取叶进行各生理
指标的测定,并将蒌蒿植株从孔穴盘中取出,轻轻抖动,
尽量不伤根系,将附着在根系上的土视为根际土壤,取
根际土壤进行微生物数量和酶活性的测定。
1.3 测定方法
参照刘萍等[11]的方法测定蒌蒿植株叶绿素含量,
POD、SOD和 CAT活性;参照 Cakmak等[12]的方法测
定丙二醛(MDA)含量;参照李振高等[13]的方法测定蒌
蒿根际土壤细菌、真菌和放线菌数量,脲酶、蔗糖酶、
磷酸酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性。
1.4 统计分析
所有数据均为 3 次独立试验的平均值,以(平
均值±标准差)来进行表示,SPSS 19.0进行统计分析,
LSD做差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 荧光假单胞菌对蒌蒿叶绿素含量的影响
研究表明,在 Cd胁迫条件下,蒌蒿叶绿素 a、叶
绿素 b和总叶绿素含量的变化均表现为先增后减的
趋势,当 Cd胁迫浓度为 10 mg/kg时,叶绿素 a、叶绿
素 b和总叶绿素含量达到最大值,当 Cd胁迫浓度为
30 mg/kg时,叶绿素 b 和总叶绿素含量显著低于对
照,而对蒌蒿叶绿素 a/b的影响表现为先降后增,当Cd
周小梅,等 荧光假单胞菌对蒌蒿生理与根际微生态的影响 59
第 39卷
胁迫浓度为 10 mg/kg时,叶绿素 a/b值最小且与对照
差异显著,当 Cd胁迫浓度为 30 mg/kg时,叶绿素 a/b
值显著大于对照值(表 1)。在 Cd胁迫条件下,荧光假
单胞菌 Y5能显著增加蒌蒿叶绿素 a、叶绿素 b和总
叶绿素的含量,对叶绿素 a/b的总体影响表现为显著
减少(表 1~2)。
Cd胁迫浓度/mg·kg-1 MDA含量/nmol·g-1 POD活性/U·g-1 SOD活性/U·g-1 CAT活性/U·g-1
CK 0 21.14±1.25 fg 356.30±6.93 cd 426.97±5.73 fg 43.39±2.55 de
10 25.70±0.66 de 411.67±12.44 b 456.47±11.42 c 50.30±3.20 b
20 31.77±1.94 c 374.95±8.34 c 454.51±7.71 cde 45.76±2.16 cd
30 40.12±3.12 a 311.95±11.45 e 396.91±13.44 h 38.38±1.18 f
Y5 0 20.45±1.24 g 364.24±14.16 cd 437.31±8.63 def 45.61±3.07 cd
10 23.71±1.87 ef 456.88±7.14 a 564.44±13.61 a 56.15±2.08 a
20 28.82±1.25 cd 421.29±10.47 b 506.00±5.59 b 49.54±3.10 bc
30 35.22±2.21 b 347.42±14.34 d 450.49±12.20 cd 41.27±0.71 ef
Cd胁迫浓度/mg·kg-1 叶绿素 a/mg·g-1 叶绿素 b/mg·g-1 总叶绿素/mg·g-1 叶绿素 a/b
CK 0 1.54±0.09 ef 0.55±0.05 d 2.09±0.14 e 2.80±0.17 b
10 1.79±0.09 ab 0.80±0.01 b 2.59±0.10 b 2.23±0.08 cd
20 1.67±0.06 bcde 0.71±0.04 c 2.38±0.07 cd 2.36±0.16 c
30 1.42±0.06 f 0.47±0.02 e 1.89±0.06 f 3.04±0.11 a
Y5 0 1.65±0.06 cde 0.68±0.03 c 2.33±0.08 d 2.42±0.18 c
10 1.87±0.05 a 0.89±0.02 a 2.77±0.06 a 2.10±0.03 d
20 1.74±0.08 bcd 0.78±0.05 b 2.52±0.12 bc 2.22±0.06 cd
30 1.55±0.07 e 0.59±0.04 d 2.14±0.09 e 2.65±0.15 b
表 1 镉胁迫对蒌蒿叶绿素含量的影响
Table 1 Effects of cadmium stress on chlorophyll content of Artemisia selengensis
注:不同字母表示 p<0.05水平上的差异显著。下同。
2.2 荧光假单胞菌对蒌蒿丙二醛含量和抗氧化酶活
性的影响
从表 3可以看出,蒌蒿植株 MDA的含量随 Cd胁
迫浓度的增加而增加,而 POD、SOD 和 CAT 活性则
均表现为先增后减,当 Cd胁迫浓度为 10 mg/kg时,
酶活均达到最大值。在 Cd胁迫条件下,荧光假单胞菌
Y5能显著减少蒌蒿体中MDA的含量,明显增加蒌蒿
体中 POD、SOD和 CAT的活性(表 3~4)。
表 2 荧光假单胞菌 Y5对蒌蒿叶绿素含量的影响
Table 2 Effects of Pseudomonas fluorescens Y5 on chlorophyll
content of Artemisia selengensis
处理
叶绿素 a
/mg·g-1
叶绿素 b
/mg·g-1
总叶绿素
/mg·g-1 叶绿素 a/b
CK 1.60±0.04 b 0.63±0.02 b 2.24±0.06 b 2.61±0.01 a
Y5 1.70±0.04 a 0.74±0.02 a 2.44±0.05 a 2.35±0.05 b
表 3 镉胁迫对蒌蒿丙二醛含量与抗氧化酶活性的影响
Table 3 Effects of cadmium stress on MDA content and autioxidant enzyme activity of Artemisia selengensis
2.3 荧光假单胞菌对蒌蒿根际土壤微生物数量的影响
研究发现,Cd胁迫对细菌、放线菌、真菌数量和
微生物总数的影响均表现为先增后减的效应,当
Cd 胁迫浓度为 10 mg/kg 时,真菌数量达最大值,
当 Cd 胁迫浓度为 20 mg/kg 时,细菌、放线菌数量
和微生物总数均达到最大值(表 5)。在 Cd 胁迫条
件下,荧光假单胞菌 Y5 能明显增加蒌蒿根际土壤
细菌、放线菌数量和微生物总数,显著减少真菌数
量(表 5~6)。
2.4 荧光假单胞菌对蒌蒿根际土壤酶活性的影响
土壤酶对重金属的胁迫反应极其敏感。从表 7
可知,在 Cd 胁迫条件下,蒌蒿根际土壤脲酶、蔗糖
酶、磷酸酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性均表现为
抑制效应。接种荧光假单胞菌 Y5,能明显增加蒌
蒿根际土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性,脱氢
酶和过氧化氢酶活性略有增加,但增幅不明显(表
7~8)。
表 4 荧光假单胞菌 Y5对蒌蒿丙二醛含量与抗氧化酶活性的
影响
Table 4 Effects of Pseudomonas fluorescens Y5 on MDA content and
autioxidant enzyme activity of Artemisia selengensis
处理
MDA含量
/nmol·g-1
POD活性
/U·g-1
SOD活性
/U·g-1
CAT活性
/U·g-1
CK 29.68±1.74 a 363.72±9.76 b 433.71±8.02 b 44.49±2.26 b
Y5 27.05±1.05 b 397.46±0.88 a 489.56±3.79 a 48.14±0.93 a
60
第 8期
3 讨论
叶绿素含量的高低通常可作为植物抗性生理与
光合能力强弱的评价指标[14-15]。Cd会破坏叶绿体的结
构,直接影响叶绿素的生物合成[16-17]。研究表明,随 Cd
胁迫浓度的增加,蒌蒿叶绿素 a、叶绿素 b和总叶绿素
表 8 荧光假单胞菌 Y5对蒌蒿根际土壤酶活性的影响
Table 8 Effects of Pseudomonas fluorescens Y5 on rhizosphere soil enzyme activity of Artemisia selengensis
处理 脲酶活性/mg·g-1 蔗糖酶活性/mg·g-1 磷酸酶活性/mg·g-1
CK 5.88±0.02 b 3.40±0.29 b 16.16±0.28 b
Y5 6.51±0.15 a 4.28±0.10 a 17.34±0.66 a
脱氢酶活性/μg·g-1
1.65±0.07 a
1.76±0.07 a
过氧化氢酶活性/mL·g-1
1.58±0.004 a
1.71±0.07 a
Cd胁迫浓度/mg·kg-1 脲酶活性/mg·g-1 蔗糖酶活性/mg·g-1 磷酸酶活性/mg·g-1
CK 0 6.94±0.28 b 4.62±0.41 b 18.36±1.23 ab
10 6.07±0.15 c 3.36±0.32 c 16.51±0.95 cd
20 5.29±0.26 e 2.87±0.16 cd 16.19±0.79 cd
30 5.22±0.21 e 2.75±0.24 d 13.60±0.45 e
Y5 0 7.92±0.25 a 5.95±0.22 a 19.63±1.61 a
10 6.64±0.14 b 4.72±0.29 b 17.67±0.57 bc
20 5.89±0.24 cd 3.31±0.16 c 16.71±1.06 bcd
30 5.57±0.45 de 3.14±0.39 cd 15.32±0.55 d
脱氢酶活性/μg·g-1
1.96±0.10 ab
1.79±0.04 cd
1.51±0.08 e
1.34±0.06 f
2.02±0.08 a
1.85±0.08 bc
1.67±0.09 d
1.49±0.04 e
过氧化氢酶活性/mL·g-1
1.78±0.06 bc
1.62±0.07 d
1.54±0.07 de
1.39±0.08 e
1.93±0.19 a
1.79±0.07 ab
1.64±0.06 cd
1.46±0.05 e
表 5 镉胁迫对蒌蒿根际土壤微生物数量的影响
Table 5 Effects of cadmium stress on rhizosphere soil microbial quantity of Artemisia selengensis
Cd胁迫浓度/mg·kg-1 细菌数量/×106 cfu·g-1 真菌数量/×103 cfu·g-1 放线菌数量/×105 cfu·g-1 微生物总数/×106 cfu·g-1
CK 0 23.50±1.22 e 36.25±2.50 e 35.75±2.37 f 27.11±1.17 fg
10 24.88±1.31 de 75.00±4.08 a 38.38±3.04 ef 28.79±0.88 ef
20 28.75±1.55 c 57.50±2.89 c 54.00±2.16 c 34.19±1.42 d
30 23.00±0.58 e 37.50±2.87 e 25.88±2.17 g 25.63±0.79 g
Y5 0 26.00±1.87 d 20.00±4.08 f 41.00±0.82 de 30.12±1.83 e
10 35.63±1.11 b 66.25±4.79 b 71.88±1.97 b 42.88±1.05 b
20 59.13±3.09 a 43.75±4.79 d 93.38±2.75 a 68.51±3.30 a
30 33.25±1.55 b 32.50±2.89 e 43.35±2.14 d 37.62±1.47 c
表 6 荧光假单胞菌 Y5对蒌蒿根际土壤微生物数量的影响
Table 6 Effects of Pseudomonas fluorescens Y5 on rhizosphere soil
microbial quantity of Artemisia selengensis
处理
细菌数量
/×106 cfu·g-1
真菌数量
/×103 cfu·g-1
放线菌数量
/×105 cfu·g-1
微生物总数
/×106 cfu·g-1
CK 25.03±0.82 b 51.56±1.36 a 38.50±1.65 b 28.93±0.66 b
Y5 38.50±1.27 a 40.63±1.40 b 62.41±0.78 a 44.78±1.32 a
表 7 镉胁迫对蒌蒿根际土壤酶活性的影响
Table 7 Effects of cadmium stress on rhizosphere soil enzyme activity of Artemisia selengensis
含量先增后减,说明低浓度的 Cd对蒌蒿叶绿素的合
成有刺激作用,而高浓度的 Cd会破坏叶绿体的结构和
功能,使叶绿素降解加快,导致叶绿素含量降低[18]。在
Cd胁迫条件下,荧光假单胞菌 Y5可显著促进蒌蒿植
株叶绿素 a、叶绿素 b和总叶绿素含量的增加,表明荧
光假单胞菌 Y5在一定程度上可增加蒌蒿植株的的抗
逆性与光合积累(在研究中发现,土壤中施加了荧光
假单胞菌菌液的蒌蒿植株感染蚜虫的概率远低于对
照)。分析原因可能是由于功能微生物的施入改善了
土壤微生物环境,提高了植物的抗逆性,从而保障了
叶绿素酶的催化能力。张晖等[19]研究表明,根际促生
菌耳炎假单胞菌对香蕉枯萎病等具有良好的抑菌效
果,能促使番茄植株叶绿素 a、叶绿素 b和总叶绿素含
量显著增加。冯世鑫等[20]发现,枯草芽孢杆菌肥能显
著促进罗汉果植株叶绿素 a、叶绿素 b的形成,明显提
高罗汉果植株叶片总叶绿素含量,有利于光合产物的
积累,从而减少植株白绢病的发生。
MDA 是膜质过氧化的重要产物,SOD、POD 和
CAT共同作用在植物体中形成一个有效的活性氧清
除系统[21]。Cd是膜质过氧化的重要诱变剂,高浓度胁
迫可使植物产生较多的MDA[22]。研究中MDA的含量
随 Cd胁迫浓度的增加而增加,在低浓度时蒌蒿体内
SOD、POD和 CAT活性也显著增加,在低浓度时,蒌
蒿植物的长势(包括鲜重、干重及株高等指标)明显好
于对照(数据未列出),分析原因可能是由于蒌蒿启动
其抗氧化防御系统能忍受低浓度 Cd胁迫所产生的活
性氧的伤害。SOD 作为植物内活性氧清除的首要防线
酶,能将 O2-·和 H2O2转化成 H2O和 O2,POD、CAT则
可催化 H2O2 形成 H2O,三者共同作用可有效阻止
O2-·和 H2O2的积累,从而减轻膜质过氧化的启动[23]。
周小梅,等 荧光假单胞菌对蒌蒿生理与根际微生态的影响 61
第 39卷
随 Cd胁迫浓度的增加,SOD、POD和 CAT活性显著
减少,蒌蒿体内活性氧产生与清除的平衡状态遭到破
坏,因而其正常的生长代谢受到影响。在荧光假单胞
菌 Y5的作用下,蒌蒿体内 MDA的含量显著减少,
SOD、POD和 CAT的活性明显增强,表明荧光假单胞
菌 Y5在一定程度上可减轻由 Cd胁迫所产生的膜质
过氧化程度,能有效增强植株的抗逆性。
土壤微生物数量的变化可作为土壤环境质量评
价的指标[24]。重金属胁迫会影响土壤微生物原有的群
落结构,持续高浓度胁迫会减弱土壤微生物的作用,
最终导致土壤环境质量的下降[25]。段学军等[26]研究报
道,低浓度 Cd胁迫对淹水稻田土壤细菌有一定的刺
激作用,而高浓度镉对细菌具有抑制作用,真菌、放线
菌则一直呈现抑制效应。在本研究中,随 Cd胁迫浓度
的增加,细菌、放线菌、真菌数量及微生物总数均表现
为先增后减。表现有差异,分析原因可能是由于试验
材料与土壤生境不同所致。接种功能微生物可增强土
壤微生物的活性,减少有害菌株的数量和比例,促使
土壤生态系统向更健康的方向发展[27]。研究发现,土
壤中施入荧光假单胞菌 Y5菌液后,蒌蒿根际土壤细
菌、放线菌数量和微生物总数均有显著增加,而真菌
数量明显减少,说明可能是由于菌株 Y5的施加促进
了蒌蒿植物的生长,增加了蒌蒿根系及其脱落物,促
进了细菌和放线菌的大量繁殖,从而抑制了真菌的生
长[27]。表明荧光假单胞菌 Y5在一定程度上有改善土
壤结构的可能。这与麻耀华等[7]在用复合微生态制剂
接种黄瓜方面的研究结论基本一致。
酶是土壤生态系统的核心,参与土壤中所有的生
化反应[28]。重金属胁迫可引起酶活性的变化,其活性
强弱可用来表征土壤的健康或肥力状况[28]。研究发
现,Cd胁迫引起蒌蒿根际土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、
脱氢酶和过氧化氢酶活性的下降,这与滕应等[29]的研
究结论基本一致。Cd胁迫引起土壤酶活性下降的原
因可能是由于 Cd胁迫引起酶分子中的活性部位-巯
基和含咪唑的配位结合,形成较稳定的络合物,产生
了与底物的竞争性抑制,最终导致酶活性的下降[30]。
接种功能微生物可促使土壤微生物活性增强,可促使
土壤内分泌物数量增加,进而可提高土壤酶活性[1]。施
入荧光假单胞菌 Y5菌液,可显著增强蒌蒿根际土壤
脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性,说明菌株 Y5有改善蒌蒿
根际土壤生态系统健康状况的可能。
4 结论
在 Cd胁迫下,荧光假单胞菌 Y5 能显著增加蒌
蒿植株叶绿素 a、叶绿素 b和总叶绿素含量,明显增强
蒌蒿体内 SOD、POD和 CAT活性,显著减少MDA的
含量,表明荧光假单胞菌 Y5在一定程度上可增强蒌
蒿植株的抗性生理,提高植株的抗逆性;在 Cd 胁迫
下,荧光假单胞菌 Y5可明显增加蒌蒿植株根际土壤
细菌、放线菌数量和微生物总数,显著减少真菌数量;
明显增加蒌蒿植株根际土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的
活性,表明荧光假单胞菌 Y5在改善蒌蒿根际土壤微
生物环境方面可发挥一定作用。以上结论进一步表明
在洞庭湖湿地镉污染土壤构建原位修复技术时,荧光
假单胞菌 Y5有望作为目标菌株加以利用。
[参考文献]
[1] 周小梅,赵运林,库文珍,等.荧光假单胞菌对洞庭湖湿地
镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响[J].地球与
环境,2015,43(6):637-641.
Zhou Xiaomei,Zhao Yunlin,Ku Wenzhen,et al. Effects of
Pseudomonas fluorescens on carbon and nitrogen physiologi-
cal groups and microbial activity of cadmium contaminated
soil from Dongting Lake wetland[J]. Earth and Environment,
2015,43(6):637-641.(in Chinese)
[2] Zhang X X,Li C J,Nan Z B. Effects of cadmium stress on
growth and antioxidative systems in Achnatherum inebrians
symbiotic with Neotyphodium gansuense [ J ] . Journal of
Hazardous Materials,2010(175):703-709.
[3] Ling N,Xue C,Huang Q W,et al. Development of a mode
of application of bioorganic fertilizer for improving the bio-
control efficacy to Fusarium wilt[J]. Biocontrol,2010(55):
673-683.
[4] Wang B B,Yuan J,Zhang J,et al. Effects of novel bioor-
ganic fertilizer produced by Bacillus amyloliquefaciens W19
on antagonism of Fusarium wilt of banana[J]. Biology and
Fertility of Soils,2013,49(4):435-446.
[5] Zhao Q Y,Ran W,Wang H,et al. Biocontrol of Fusarium
wilt disease in muskmelon with Bacillus subtilis Y-IVI [J].
Biocontrol,2013(58):283-292.
[6] 赵青云,赵秋芳,王辉,等. 根际促生菌 Bacillus subtilis
Y-IVI在香草兰上的应用效果研究[J].植物营养与肥料学
报,2015,21(2):535-540.
Zhao Qingyun,Zhao Qiufang,Wang Hui,et al. Beneficial
effects of plant growth promoter rhizobacteria on vanilla
(Vanilla planifolia Ames.)growth[J]. Journal of Plant Nutri-
tion and Fertilizer,2015,21(2):535-540.(in Chinese)
[7] 麻耀华,尹淑丽,张丽萍,等.复合微生态制剂对黄瓜根际
土壤微生物数量和酶活性的影响[J]. 植物保护,2012,38
(2):46-50.
Ma Yaohua,Yin Shuli,Zhang Liping,et al. Effects of
complex microbial agent on microorganism population and
soil enzyme activity in the cucumber rhizosphere soil [J].
Plant Protection,2012,38(2):46-50.(in Chinese)
62
第 8期
[8] 韩坤,田曾元,刘珂,等.具有 ACC脱氨酶活性的海滨锦
葵(Kosteletzkya pentacarpos)内生细菌对小麦耐盐性的影
响[J].植物生理学报,2015,51(2):212-220.
Han Kun,Tian Zengyuan,Liu Ke,et al. Effect of endo-
phytic bacteria with ACC deaminase activity in Kosteletzkya
pentacarpos on wheat salt tolerance [ J ] . Plant Physiology
Journal,2015,51(2):212-220.(in Chinese)
[9] 董萌,赵运林,库文珍,等.蒌蒿对镉的富集特征及亚细胞
分布特点[J].植物学报,2013,48(4):381-388.
Dong Meng,Zhao Yunlin,Ku Wenzhen,et al. Cadmium
accumulation and subcellular distribution in different organs
of Artemisia selengensis[ J ] . Bulletin of Botany,2013,48
(4):381-388.(in Chinese)
[10]董萌,赵运林,雷存喜,等.洞庭湖湿地 Cd富集植物蒌蒿
(Artemisia selengensis)的耐性生理机制研究[J].生态毒理
学报,2013,8(1):111-120.
Dong Meng,Zhao Yunlin,Lei Cunxi,et al. Physiological
mechanism of Cd-tolerance of Artemisia selengensis grown
in Dongting Lake wetland [ J ] . Journal of Ecotoxicology,
2013,8(1):111-120.(in Chinese)
[11]刘萍,李明军. 植物生理学实验技术[M].北京:科学出版
社,2009.
Liu Ping,Li Mingjun. Experimental Technology of Plant
Physiology[M]. Beijing:Science Press,2009.(in Chinese)
[12] Cakmak I,Marschner H. Magnesium deficiency and high
light intensity enhance activities of superoxide dismutase,
ascorbate peroxidase,and glutathione reductase in bean
leaves[J]. Plant Physiol,1992(98):1222-1227.
[13]李振高,骆永明,滕应.土壤与环境微生物研究法[M].北京:
科学出版社,2008.
Li Zhengao,Luo Yongming,Teng Ying. Research Methods
of Soil and Environmental Microbiology [M]. Beijing:Sci-
ence Press,2008.(in Chinese)
[14]贾文甫,罗学刚,陈功亮,等.黄秋葵对铀胁迫的光合生理响
应及吸收特征[J].环境科学与技术,2015,38(10):41-47.
Jia Wenfu,Luo Xuegang,Chen Gongliang,et al. Photosyn-
thetic physiological response and uranium accumulation of
plant Abelmoschus esculentus under the uranium stress [J].
Environmental Science & Technology,2015,38(10):41-
47.(in Chinese)
[15]朱靖,刘建芹,杨叶,等.锶胁迫对垂柳光合生理的影响
[J].环境科学与技术,2015,38(10):32-35.
Zhu Jing,Liu Jianqin,Yang Ye,et al. Effects of Sr stress on
photosynthetic physiology of Salix babylonica [J]. Environ-
mental Science & Technology,2015,38(10):32-35.(in
Chinese)
[16] Baryla A,Carrier P,Franck F,et al. Leaf chlorosis in oil
seed rape plant(Brassica napus)grown on cadmium polluted
soil:cause and consequences for photosynthesis and growth
[J]. Planta,2001(212):696-709.
[17]刘俊祥,孙振元,勾萍,等.镉胁迫下多年生黑麦草的光合
生理响应[J].草业学报,2012,21(3):191-197.
Liu Junxiang,Sun Zhenyuan,Gou Ping,et al. Response of
photosynthetic physiology of perennial ryegrass(Lolium
perenne)to Cd2+ stress[J]. Acta Prataculturae Sinica,2012,21
(3):191-197.(in Chinese)
[18]曹霞,郭朝晖,肖细元,等.海桐(Pittosporum tobira)对污
染土壤中镉的耐受和吸收特征[J]. 农业环境科学学报,
2015,34(4):627-632.
Cao Xia,Guo Zhaohui,Xiao Xiyuan,et al. Cadmium toler-
ance and uptake characteristics in Pittosporum tobira in con-
taminated soil [J]. Journal of Agro-environment Science,
2015,34(4):627-632.(in Chinese)
[19]张晖,宋圆圆,吕顺,等.香蕉根际促生菌的抑菌活性及对作物
生长的促进作用[J].华南农业大学学报,2015,36(3):65-70.
Zhang Hui,Song Yuanyuan,Lyu Shun,et al. The antifun-
gal activity and crop growth stimulation of growth-promoting
rhizobacteria from banana rhizosphere soil [J]. Journal of
South China Agricultural University,2015,36(3):65-70.
(in Chinese)
[20]冯世鑫,莫长明,唐其,等.枯草芽孢杆菌肥在罗汉果上应
用的效应分析[J].广西植物,2015,35(6):807-811.
Feng Shixin,Mo Changming,Tang Qi,et al. Effects of the
bio-fertilizer of Bacillus subtilis on the application of Siraitia
grosvenorii[J]. Guihaia,2015,35(6):807-811.(in Chinese)
[21]陈颖,刘柿良,杨容孑,等.镉胁迫对龙葵生长、质膜 ATP
酶活性及氮磷钾吸收的影响[J]. 应用与环境生物学报,
2015,21(1):121-128.
Chen Ying,Liu Shiliang,Yang Rongjie,et al. Effects of
cadmium on growth,plasma membrane ATPase activity,
and absorption of N,P and K in Solanum nigrum L.
seedlings[J]. J Appl Environ Biol,2015,21(1):121-128.(in
Chinese)
[22]刘俊祥,孙振元,巨关升,等.结缕草对重金属镉的生理响
应[J].生态学报,2011,31(20):6149-6156.
Liu Junxiang,Sun Zhenyuan,Ju Guansheng,et al. Physio-
logical response of Zoysia japonica to Cd2+[J]. Acta Ecologica
Sinica,2011,31(20):6149-6156.(in Chinese)
[23]杨建伟,杜瑞卿,沙文沛,等.土壤 Pb含量对杨树幼苗生
理生长影响的综合因素分析[J].林业科学,2015,51(11):
128-136.
Yang Jianwei,Du Ruiqing,Sha Wenpei,et al. Comprehen-
sive factor analysis about the impact of soil Pb content on
seedling growth of Populus canadensis [J]. Scientia Silvae
Sinicae,2015,51(11):128-136.(in Chinese)
[24] Yuan B C,Yue D X. Soil microbial and enzymatic activities
across a chronosequence of Chinese pine plantation develop-
ment on the loess plateau of China[J]. Pedosphere,2012,22
(1):1-12.
(下转第 122页)
周小梅,等 荧光假单胞菌对蒌蒿生理与根际微生态的影响 63
第 39卷
(上接第 63页)
[25] Mikanova O. Effects of heavy metals on some soil biological
parameters[J]. J Geochem Explor,2006,88(1/2/3):220-
223.
[26]段学军,盛清涛,闵航. Cd胁迫对淹水稻田土壤微生物种
群数量的影响[J]. 农业环境科学学报,2005,24(3):432-
437.
Duan Xuejun,Sheng Qingtao,Min Hang. Effects of Cd2 +
microbial populations in submerged paddy soil[J]. Journal of
Agro-environment Science,2005,24(3):432-437.(in Chi-
nese)
[27]周小梅,赵运林,董萌,等.镉耐性促生细菌对洞庭湖镉污
染土壤微生物和酶活性的影响[J].土壤通报,2014,45(6):
1390-1395.
Zhou Xiaomei,Zhao Yunlin,Dong Meng,et al. Effects of
cadmium resistant- plant growth-promoting bacteria on mi-
crobial quantity and enzyme activity of cadmium contaminat-
ed soil in Dongting Lake[J]. Journal of Soil Science,2014,45
(6):1390-1395.(in Chinese)
[28]和文祥,谭向平,王旭东,等.土壤总体酶活性指标的初步
研究[J].土壤学报,2010,47(6):1232-1236.
He Wenxiang,Tan Xiangping,Wang Xudong,et al. Study
on total enzyme activity index in soils[J]. Acta Pedologica
Sinica,2010,47(6):1232-1236.(in Chinese)
[29]滕应,黄昌勇,骆永明,等.铅锌银尾矿区土壤微生物活性及
其群落功能多样性研究[J].生态学报,2004,41(1):113-119.
Teng Ying,Huang Changyong,Luo Yongming,et al. Mi-
crobial activities and functional diversity of community in
soils polluted with Pb-Zn-Ag mine tailings [J]. Acta Ecol
Sin,2004,41(1):113-119.(in Chinese)
[30]陈波浪,蒋平安,盛建东.磷肥对棉田土壤有效磷及土壤
酶活性的影响[J].土壤通报,2014,45(1):185-188.
Chen Bolang,Jiang Ping’an,Sheng Jiandong. Effect of
phosphate fertilizers on soil available phosphorus and soil en-
zyme activities in cotton field[J]. Chin J Soil Sci,2014,45
(1):185-188.(in Chinese)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
[19]范基姣,马致远.陕西渭北东部岩溶地下水中硫酸盐的形成
[J].煤田地质与勘探,2005,33(3):45-47.
Fan Jijiao,Ma Zhiyuan. Sulphate forming from groundwater
in easternWeibei karst area,Shaanxi Province[J]. Coal Geol-
ogy & Exploration,2005,33(3):45-47.(in Chinese)
[20]段光武,梁永平.应用 34S同位素分析阳泉市岩溶地下水硫
酸盐污染[J].西部探矿工程,2006(1):100-103.
Duan Guangwu,Liang Yongping. Using 34S isotope to analy-
sis of the contamination of sulfate of karstic groundwater in
Yangquan City[J]. China Exploration Engineering,2006(1):
100-103.(in Chinese)
[21]李小倩,张彬,周爱国,等.酸性矿山废水对合山地下水污染
的硫氧同位素示踪[J]. 水文地质工程地质,2014,41(6):
103-109.
Li Xiaoqian,Zhang Bing,Zhou Aiguo,et al. Using S and O
isotopes of sulfate to track groundwater contamination from
coal mine drainage in Heshan[J]. Hydrogeology & Engineer-
ing,2014,41(6):103-109.(in Chinese)
[22] Bao H M. Purifying barite for oxygen isotope measurement by
dissolution and reprecipitation in a chelating solution[J]. Ana-
lytical Chemistry,2006,78(1):304-309.
[23] Newman L,Krouse H R,Grinenko V A. Sulfur isotope varia-
tion in the atmosphere[A] / /Krouse H R,Grinenko V A
(Eds.). Stable Isotopes,Natural and Anthropogenic Sulfur in
the Environment,1991,43:133-177.
[24] Krouse H R,Mayer B. Sulfur and Oxygen Isotopes in Sulfate
[C]//Cook P G,Herczeg A L(Eds.). Environmental Trecers
in Subsurface Hydrology, Boston:Kluwer,1999(7):195-
231.
[25] Mayer B. Potential and limitations of using sulphur isotope
abundance ratios as an indicator for natural and anthropogenic
environmental change[J]. Isotope Techniques in the Study
of Environmental Change,1998:423-435.
[26] Clark I D,Fritz P. Environmental Isotopes in Hydrogeology
[M]. Lewis Publishers,1997.
[27] Shields G A,Strauss H,Howe S S,et al. Sulphur isotope
compositions of sedimentary phosphorites from the basal
Cambrian of China:implications for Neoproterozoic-Cambri-
an biogeochemical cycling[J]. Journal of Geological Society,
1999(156):943-955.
[28] Strauss H. The sulfur isotopic record of precambrian sulfates:
new data and a critical evaluation of the existing record [J].
Precambrian Research,1993,63(3/4):225-246.
[29] Seal R R. Stable-isotope geochemistry of mine waters and re-
lated solids [ J ] . Environmental Aspects of Mine Wastes,
2003:303-334.
[30]张东,黄兴宇,李成杰.硫和氧同位素示踪黄河及支流河水
硫酸盐来源[J].水科学进展,2013,24(3):418-426.
Zhang Dong,Huang Xingyu,Li Chengjie. Sources of river-
ine sulfate in Yellow River and its tributaries determined by
sulfur and oxygen isotopes[J]. Advances in Water Science,
2013,24(3):418-426.(in Chinese)
122