【摘要】：重金屬污染土壤的生物修復必須克服重金屬污染地區(qū)普遍存在的如殘留重金屬濃度較高、多種重金屬復合污染、營養(yǎng)元素(如N、P)缺乏等難題。因此,本研究利用天藍苜蓿為材料,將S.meliloti CCNWSX0020-天藍苜蓿共生固氮這一重要的生理過程與銅、鋅污染的修復相結合,從植物自身抗氧化酶系統(tǒng)、脂質過氧化水平、重金屬吸收量、葉綠素含量及共生固氮能力響應的角度研究根瘤菌S.meliloti CCNWSX0020與促生菌A.tumefaciens CCNWGS0286共接菌提高植物銅、鋅耐受性的機理,并進一步探索天藍苜蓿-共接菌體系在重金屬污染修復中的實際應用潛力。研究結果如下:1)不同濃度梯度Cu、Zn脅迫條件下,雙接菌都能顯著促進苜蓿的生長發(fā)育,增加生物量,促進天藍苜蓿對Cu、Zn的富集,提高植物對重金屬的耐受性且形成有效的共生體。促生結果表明,當Cu~(2+)、Zn~(2+)濃度達到400 mg.kg~(-1)時,雙接S.meliloti和A.tumefaciens苜蓿的株高、根長、地上部分及根部生物量、根瘤數都表現(xiàn)出顯著的提高。較單接S.meliloti或A.tumefaciens,雙接種植株對Zn總吸收量分別增加89.22%、28.36%,對Cu總吸收量也顯著提高154.11%、306.01%。進一步豐富了促生菌提高植物耐受中高度重金屬和多種重金屬復合脅迫的理論基礎,也為環(huán)境污染嚴重地區(qū)的農業(yè)生產提供必要的理論依據。2)在高濃度400 mg.kg~(-1)1 Cu~(2+)和Zn~(2+)復合脅迫下,供試菌株S.meliloti和A.tumefaciens共接種植株,較不接菌處理株高、根長、地上干重、地下干重分別提高32.56%、14.06%、34.35%、31.21%。不同重金屬濃度脅迫下,雙接菌處理的天藍苜蓿根部富集系數及Cu、Zn總吸收量都顯著高于其他處理。并且雙接菌植株在400 mg.kg~(-1)Cu~(2+)及Zn~(2+)脅迫下,其轉移系數較不接菌處理分別顯著降低80.24%、52.60%。所有脅迫條件下,雙接菌處理下植物對重金屬的轉運系數都遠遠小于1,表明重金屬主要積累在植物根部,相比于其他接菌處理更少的Cu、Zn被轉運到地上部分。對植物葉綠素含量進行測定發(fā)現(xiàn),在400 mg.kg~(-1)1 Cu~(2+)及Cu~(2+)、Zn~(2+)雙重脅迫下,與未接菌植株相比,雙接菌植株葉綠素含量分別提高93.39%、147.89%。表明雙接種的天藍苜蓿能夠耐受更高濃度的重金屬脅迫,這也顯示了天藍苜蓿-共接菌體系在植物固定技術中的應用潛力及安全性。3)通過對天藍苜�？寡趸富钕到y(tǒng)的測定分析,結果表明,共生體系發(fā)育不同階段,高濃度Cu、Zn脅迫都導致植物體內MDA大量積累,并且在不接菌植株中積累量最高。不同重金屬濃度脅迫下,雙接菌植株無論是根部還是地上部分MDA含量在接菌8天以后顯著低于不接菌植株,并且較單接菌植株也有不同程度的降低。同一重金屬濃度下,雙接菌處理的植株SOD、CAT、POD和APX高于單接菌處理。Cu、Zn復合污染導致天藍苜�？寡趸富钕到y(tǒng)遭到嚴重損傷,較單一Cu脅迫植物抗氧化酶SOD、CAT、POD和APX均有所降低。4)在200 mg.kg~(-1)1 Cu~(2+)處理下不同接菌處理根瘤數無顯著變化,但雙接菌植株的固氮酶活較單接S.meliloti提高15.55%。而在400 mg.kg~(-1)1 Cu~(2+)及Cu~(2+)、Zn~(2+)雙重脅迫下,S.meliloti及A.tumefaciens雙接菌植物的結瘤數及固氮酶活較單接菌都有了顯著的提高,從而導致雙接菌植株無論地上部分或地下部分N含量都是最高的。從根瘤石蠟切片可以看出,隨著基質重金屬濃度的增加,根瘤組織內含菌細胞數不斷減少。同一脅迫條件下,雙接菌植株形成的根瘤內侵染細胞的數量明顯高于單接S.meliloti的根瘤。表明二者協(xié)同作用可以促進根瘤菌在Cu、Zn污染基質中對宿主植物成功入侵并形成有效的共生體系,從而促進豆科植物生長、結瘤和固氮,同時減緩植物受到的脅迫。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X53;Q945.78
【圖文】：

圖 1-1 植物-微生物聯(lián)合修復重金屬的整體機制(Kumar et al. 2017)Figure 1-1 Overall mechanism of plant-microorganism combined remediation of heavy me 接種豆科植物在金屬脅迫土壤中的作用多年來，根瘤菌一直被用作豆科植物接種劑，作為一種可行的、環(huán)境友好的害的、廉價的化肥替代品可用來優(yōu)化不同生態(tài)地區(qū)的生產。根瘤菌通過與豆生定殖在一個特殊的器官根瘤，并通過生物固氮將大氣氮轉化為氨(Zaidi7)。然后這些氨被植物吸收利用。據報道，根瘤菌-豆科植物共生體系中特別

技術路線

天藍苜蓿雙接 S. meliloti 和 A. tumefaciens 后對 Cu、Zn 脅迫的響應部分所受到的抑制作用更為顯著。但雙接種和單接0 及 A. tumefaciens CCNWGS0286 較不接菌植物株高分別增%；根長分別增加 38.53%、16.03%、19.91%；根干重分別增%；地上部分干重分別增加 64.72%、35.03%、27.75%。在不處理植物株高、根長和干重均表現(xiàn)出顯著提高。SM+AT SM AT NIC00a

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

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本文編號：2801207