【摘要】：重金屬污染土壤的生物修復(fù)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(fù)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(lán)苜蓿為材料,將S.meliloti CCNWSX0020-天藍(lán)苜蓿共生固氮這一重要的生理過程與銅、鋅污染的修復(fù)相結(jié)合,從植物自身抗氧化酶系統(tǒng)、脂質(zhì)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(yīng)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(jī)理,并進(jìn)一步探索天藍(lán)苜蓿-共接菌體系在重金屬污染修復(fù)中的實(shí)際應(yīng)用潛力。研究結(jié)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(jìn)苜蓿的生長發(fā)育,增加生物量,促進(jìn)天藍(lán)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(jié)果表明,當(dāng)Cu~(2+)、Zn~(2+)濃度達(dá)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(shù)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(jìn)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(fù)合脅迫的理論基礎(chǔ),也為環(huán)境污染嚴(yán)重地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供必要的理論依據(jù)。2)在高濃度400 mg.kg~(-1)1 Cu~(2+)和Zn~(2+)復(fù)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(lán)苜蓿根部富集系數(shù)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(zhuǎn)移系數(shù)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(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(zhuǎn)運(yùn)到地上部分。對植物葉綠素含量進(jìn)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(lán)苜蓿能夠耐受更高濃度的重金屬脅迫,這也顯示了天藍(lán)苜蓿-共接菌體系在植物固定技術(shù)中的應(yīng)用潛力及安全性。3)通過對天藍(lán)苜�？寡趸富钕到y(tǒng)的測定分析,結(jié)果表明,共生體系發(fā)育不同階段,高濃度Cu、Zn脅迫都導(dǎo)致植物體內(nèi)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(fù)合污染導(dǎo)致天藍(lán)苜�？寡趸富钕到y(tǒng)遭到嚴(yán)重?fù)p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(shù)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(jié)瘤數(shù)及固氮酶活較單接菌都有了顯著的提高,從而導(dǎo)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(zhì)重金屬濃度的增加,根瘤組織內(nèi)含菌細(xì)胞數(shù)不斷減少。同一脅迫條件下,雙接菌植株形成的根瘤內(nèi)侵染細(xì)胞的數(shù)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(jìn)根瘤菌在Cu、Zn污染基質(zhì)中對宿主植物成功入侵并形成有效的共生體系,從而促進(jìn)豆科植物生長、結(jié)瘤和固氮,同時減緩植物受到的脅迫。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(fù)重金屬的整體機(jī)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(chǎn)。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(zhuǎn)化為氨(Zaidi7)。然后這些氨被植物吸收利用。據(jù)報道，根瘤菌-豆科植物共生體系中特別

技術(shù)路線

天藍(lán)苜蓿雙接 S. meliloti 和 A. tumefaciens 后對 Cu、Zn 脅迫的響應(yīng)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(xiàn)】

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本文編號：2801207