农环

Size: px

Start display at page:

Download "农环"

并饶斛
4 years ago
Views:

1 219,8(): 农业环境科学学报 Journl of gro Environment Science 韩娜, 陶宗娅, 代文秀, 等. 淡紫拟青霉 1 的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的影响 [J]. 农业环境科学学报, 219, 8(): HN N, TO Zong-y, DI Wen-xiu, et l. Plnt growth-promoting chrcteristics of 1(Pecilomyces lilcinus)nd effects of its fermenttion roth on Cs + ccumultion in Brssic junce L. seedlings[j]. Journl of gro-environment Science, 219, 8(): 淡紫拟青霉 1 的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的影响 * 韩娜, 陶宗娅, 代文秀, 黄攀, 刘巧, 赖金龙, 吴国, 卢红 ( 四川师范大学生命科学学院, 成都 6111) 摘要 : 从种植印度芥菜的盆栽土壤 (ρ[cs + ] 为 1 mmol kg -1 ) 中筛选出淡紫拟青霉 (1), 通过测试分析 1 溶磷解钾分泌植物生长素 (I) 类似物及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的影响, 研究 1 的植物促生特性及其发酵液在印度芥菜蓄积 Cs + 过程中的作用, 为植物 - 微生物互作在 Cs + 污染环境修复中的应用及其互作机制研究提供实验依据结果显示 :1 对 Cs + 的耐受性和富集能力强,ρ(Cs + ) 为 ~1 mg L -1 时 1 的溶磷能力被显著抑制 (P<.);Cs + 处理及外源色氨酸均可显著诱导 1 分泌 I 类似物 ; 用 1/2 Hoglnd 营养液稀释 1 发酵液后再配制 ρ(cs + ) 为 2~1 mg L -1 的处理液, 用其培养印度芥菜,ρ(Cs + ) 为 mg L -1 () 时 1 发酵液对印度芥菜幼苗根的生长呈现低促高抑的生长素效应, 稀释倍时的促根效果最佳 ;1 发酵液稀释倍和倍条件下,ρ(Cs + ) 为 1 mg L -1 时幼苗地上部 Cs + 蓄积量均显著升高, 其中稀释倍时 Cs + 蓄积量达最大值, 地上部为 8.86 mg g -1 DW, 地下部为 mg g -1 DW, 印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 与其吸收 K + 呈显著的负相关性研究表明, 淡紫拟青霉 1 具有显著的植物促生特性,1 发酵液有利于提高印度芥菜幼苗对外源 Cs + 的蓄积关键词 : 淡紫拟青霉 1; 铯 ; 印度芥菜幼苗 ; 植物 - 微生物互作中图分类号 :X91 文献标志码 : 文章编号 : (219)-48-9 doi:1.1164/jes Plnt growth-promoting chrcteristics of 1(Pecilomyces lilcinus)nd effects of its fermenttion roth on Cs + ccumultion in Brssic junce L. seedlings HN N, TO Zong-y, DI Wen-xiu, HUNG Pn, LIU Qio, LI Jin-long, WU Guo, LU Hong * (Life Science College, Sichun Norml University, Chengdu 6111, Chin) strct:in the present study, strin of the fungus Pecilomyces lilcinus, nmed 1, ws isolted from potted soil with cesium(cs + ) content(ρ[cs + ])of 1 mmol kg ws studied in order to investigte its plnt growth-promoting chrcteristics nd the effects of 1 fermenttion roth on Cs + ioccumultion in Indin mustrd(brssic junce L.)seedlings, y mesuring the secretion of uxin(i)n logs, the content of solule phosphorus, the effective potssium in medi with different Cs + concentrtions, nd the Cs + content in seedlings. The following results were otined. 1 hd strong tolernce nd Cs + -enrichment trits, lthough the phosphorus soluiliztion ility of 1 ws significntly inhiited when the ρ[cs + ] in the medium ws ~1 mg L -1 (P<.). Tretments in which either Cs + or exogenous tryptophn ws dded to the medium could significntly increse the secretion of I nlogs induced y 1. 1 fermenttion roth ws diluted(dilution rtio x, x, x)with 1/2-strength Hoglnd nutrient solution, formulted to yield solutions contining ρ(cs + ) 2~1 mg L -1, nd then used s culture solutions to cultivte Brssic junce seedlings. t ρ(cs + ) mg L -1 (), the dilute solution of 1 fer 收稿日期 : 录用日期 : 作者简介 : 韩娜 (1991 ), 女, 青海西宁人, 硕士生, 从事植物 - 微生物互作研究 E-mil: @qq.com * 通信作者 : 卢红 E-mil: @qq.com 基金项目 : 四川师范大学重点培育项目 (16ZP9); 四川师范大学实验技术课题 (SYJS216-8); 地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目 ( ) Project supported:the Key Progrm of the Sichun Norml University(16ZP9);The Experimentl Technology Progrm of the Sichun Norml University (SYJS216-8);Ntionl Students Pltform for Innovtion nd Entrepreneurship Trining Progrm of Chin( )

2 486 农业环境科学学报第 8 卷第期 menttion roth clerly ffected root growth, nd the secretion of I initilly incresed nd susequently decresed. Optiml root-promot ing effects were oserved in seedlings treted with the x dilutions of fermenttion roth. When seedling were cultured in x, x, nd x diluted roth contining ρ(cs + ) 1 mg L -1, the mounts of Cs + ioccumulted incresed significntly in the oveground prts of seed lings, with mximum vlues of 8.86 mg g -1 DW in the oveground prts nd mg g -1 DW in the elowground prts eing recorded in seedlings cultured in the x diluted roth. Furthermore, we detected significnt negtive correltion etween the ccumulted Cs + nd K + content in the oveground prts of seedlings. Collectively, these results indicte tht 1 hs distinct plnt growth-promoting properties, wheres tretments with 1 fermenttion roth cn promote Cs + ioccumultion in Indin mustrd seedlings. Keywords:Pecilomyces lilcinus; cesium; indin mustrd(brssic junce L.)seedling; plnt microil interction 铯 (Cesium,Cs) 为第一主族稀有碱金属元素, 其 1 稳定同位素 Cs 是制造光电管光电池的良好材料, 也被广泛用于电子器件催化剂特种玻璃生物化学医药材料及空天领域等随着核工业发展及核事 17 故偶发, 放射性核素不可避免地进入环境, 其中 Cs 半衰期长裂变量大, 被认为是最危险的放射性核素 [1] 14 之一, 当 Cs 17 Cs 等放射性核素通过环境进入食物链后, 极易经农畜禽产品及其制品进入人体, 因其内辐射或取代钾 (K) 而影响人体健康土壤是种植业不可或缺的自然资源, 可用于治理土壤放射性核素污染的方法有物理法化学法和生物修复法物理或化学方法如土壤清洗铲土法离子交换法可剥离性膜法等, 存在成本高易破坏土壤结构土壤理化性质恶化易造成二次污染等缺点生物修复 ( 植物修复微生物修复植物 - 微生物联合修复 ) 具有经济环保可有效处理表层及亚表层甚至更深层污染土壤等优点 [2], 受到广泛关注植物修复技术具有周期长修复效率低等局限性 [], 微生物修复难以修复大面积的污染, 而植物 - 微生物联合修复综合了前二者的优势, 克服单一修复技术的局限性, 能够强化植物对核素的固定积累转化作用, 明显提高土壤核素污染的修复效率, 更大程度地减弱核素污染的生物学效应 [4] 淡紫拟青霉 (Pecilomyces lilcinus) 是土壤及多种植物根系的习居菌, 也是植物寄生线虫的重要天敌, 是一种被广泛应用的生防菌和功能菌 [], 但利用其与植物互作进行土壤或水体中核素污染修复的研究还鲜见报道印度芥菜 (Brssic junce L.) 是植物修复研究中公认的模式植物, 对 Cd [6] P [7] Cs [8] Sr [9] 等多种污染金属具有较强的耐受性和富集能力目前, 关于联合修复过程中植物 - 微生物的互作机制尚不够明确本文以一株 Cs + 富集真菌淡紫拟青霉 1 及其发酵液为试材, 测试分析 1 的溶磷解钾产植物生长素 (I) 类似物及 1 发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的影响, 研究 1 的植物促生特性及其在印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的过程中可能的作用机制, 以期为 1- 印度芥菜互作体系修复土壤 Cs + 污染提供实验依据 1 材料与方法 1.1 试验材料及处理高效富集菌的筛选及鉴定供试菌株是本研究室从 Cs + 污染的盆栽印度芥菜根际土壤中分离获得, 经 ITS rdn 基因序列分析鉴定, 该菌株与 Genenk 数据库中 6 株淡紫拟青霉 (Pecilomyces lilcinus) 的 18S riosoml RN 序列的覆盖度和相似度均为 1%, 同时结合形态学鉴定结果, 确定该菌株为淡紫拟青霉, 并命名为淡紫拟青霉 1(Genenk 登录号为 MH426) 溶磷解钾固体培养基制备用于溶磷研究的无机磷培养基 :C (PO 4) 2 1. g,(nh 4) 2SO 4. g,ncl. g,kcl. g,mgso 4 8H 2O. g,feso 4 7H 2O. g,mnso 4 4H 2O. g, 琼脂 18. g, 蒸馏水 1. L 用于解钾研究的硅酸盐培养基 : 蔗糖. g, N 2HPO 4 1. g,mgso 4 7H 2O.2 g,cco.1 g,fecl 7H 2O. g, 土壤矿物.1 g, 琼脂 18. g, 蒸馏水 1. L 其中土壤矿物准备方法为 : 取适量土壤, 先去除大块的残渣, 再加 6 mol L -1 HCl( 土壤与盐酸之比为 1 1), 煮沸 min, 过滤, 用蒸馏水淋洗数次, 烘干备用 [1] 参照林先贵的方法配制好上述培养基溶液后, 调节 ph 值为 7., 再配制 Cs + 终浓度 [ρ(cs + )] 为 2 1 mg L -1 的处理培养基溶液 ; 加入琼脂, 加热熔化, 灭菌, 冷却至室温后倒平板, 备用为方便观察 1 的菌落形态, 用接种针沾取少量纯化的 1 菌丝体点植于培养皿上, 培养一定时间后观察菌落形态, 用扫描仪 (BenQ Scnner 6 ) 保存扫描图片, 用 Imge J 测量菌落直径

3 韩娜, 等 : 淡紫拟青霉 1 的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的影响 1.1. 溶磷解钾液体培养基制备及摇瓶培养用于溶磷研究的摇瓶采用不加琼脂的无机磷培养基, 用于解钾研究的摇瓶采用不加琼脂的硅酸盐培养基培养液灭菌后, 配制 Cs + 终浓度 [ρ(cs + )] 为 2 1 mg L -1 的处理液 ; 用打孔器挑取活化的 1 菌饼 ( 直径 4 mm) 置于摇瓶中, 以不接菌的为对照, 各处理均重复次置恒温摇床 (1 r min ) 振荡培养 1 d 后, 制备上清液 ( 即 1 发酵液 ), 用于测定速效磷含量和有效钾含量产 I 类似物培养 [1] [11] 参照林先贵沈萍等的方法, 以不加孟加拉红溶液作为改良马丁液体培养基 (MM) 实验处理分组 : 接种 1 于 MM 中 ( 记为 1); 接种 1 于 ρ (Cs + )1 mg L -1 的 MM 中 ( 记为 1+Cs1); 接种 1 于 ρ(cs + )1 mg L -1 和色氨酸 mg L -1 的 MM 中 ( 记为 1+Cs1+Trp), 以不接种的 MM 为对照 ( 记为 ) 各处理振荡培养 (1 r min )1 d 后, 制备上清液 ( 即 1 发酵液 ), 用于测定 I 类似物发酵液制备将 1 接种于新鲜的 MM 中, 振荡培养 (1 r min )8 d, 过滤, 滤液离心 (1 r min min)2 次, 上清液即为 1 发酵液, 用去离子无菌水调节同一批次或不同批次的发酵液, 使其有效活菌数 ( 血球计数板测定孢子数, 重复次, 求平均值 ) 为 1 7 cfu ml -1, 备用供试植物及其培养上述 1 发酵液用 1/2 Hoglnd 营养液 ( 参照汤 [12] 绍虎等的方法自配 ) 稀释不同倍数 : 倍 ( 设计依据来自以根长为指标的预备实验, 可确保印度芥菜幼苗能够生长, 分别记作 x x x) 取适量上述稀释液配制成 ρ(cs + ) 为 2 1 mg L -1 的处理液, 以 1/2 Hoglnd 营养液作为对照 (); 将上述处理液和对照分装到组培瓶 ( 容量 2 ml 口径 mm 直径 64 mm 高 9 mm) 中, 每瓶 19 ml 印度芥菜 (Brssic junce L.) 种子购自湖北武汉安谷农业科技有限公司, 先用 7% 的酒精消毒 min, 再用无菌水冲洗数次, 播种于以纱布兜底的纸杯中 ( 每杯粒 ), 将纸杯置于组培瓶上, 以兜底的纱布刚好接触到液面不浸泡种子为准每日上午同一时间补充一定量 1/2 Hoglnd 营养液, 光照培养 (2, 光强 lx, 光 / 暗比为 12 h/12 h), 每处理重复次, 7 d 后取出印度芥菜幼苗依次用 2 mmol L -1 的 EDT-N 2 去离子水冲洗后, 分为地上部和地下部, 编号, 烘干至恒质量, 用于测定幼苗 Cs + 蓄积量和 K + 含量 1.2 测定方法在溶磷解钾固体培养基上的生长动态培养期间, 观察记录菌落形态, 测量菌落直径, 参见发酵液中速效磷有效钾含量 1.1. 中的发酵液离心, 吸取无机磷液体培养基上清液 2 ml, 定容至 ml, 采用钼锑抗比色法测定速效磷含量 ; 采用相同的方法, 吸取硅酸盐液体培养基上清液 2 ml, 定容至 ml, 用火焰原子分光光度计测定有效钾含量 ; 次独立重复产 I 类似物发酵液离心 2 次, 上清液采用 Slkowski 比 [1] 色法测定 I 类似物, 次独立重复印度芥菜幼苗 Cs + 蓄积量和 K + 含量称取适量幼苗地上和地下部分干样粉末, 采用湿法消解法 ( 消解液中 HNO HClO 4= 1) 消解至澄清后, 定容至 ml, 用原子吸收分光光度计 (TS-99, 北京普析 ) 测定 Cs + 和 K + 含量 (C:mg L -1 ), 计算 Cs + 蓄积量和 K + 含量 (,mg g -1 DW): =C V/1m 式中 :V 为消解液定容体积, ml;m 为被消解样品质量,g 均为次独立重复 1. 数据统计与分析采用 Excel 21 和 SPSS 18. 统计数据, 进行单因素方差分析 (NOV) 和 Duncn 法多重比较,Origin 9. 作图 2 结果与分析的促生特性溶磷解钾能力将 1 接种于不含 Cs + 的无机磷培养基 ( 图 1) 硅酸盐培养基 ( 图 1B) 上, 培养 7 d 和 1 d 时, 正常情况下,1 菌落呈圆形, 外圈为白色, 中间部分为粉色, 菌落隆起, 表明无渗出液, 质地呈绒状, 无可溶性色素图 1 中 1 生长初期菌落呈白色, 生长后期菌落呈淡粉色, 表明 1 能够正常生长, 菌落形态未发生改变, 图 1B 中也呈现出该趋势, 表明 1 具有溶磷解钾的能力 487 将 1 接种于 ρ(cs + )~1 mg L -1 的溶磷解钾固体培养基上分别培养 8 d 和 6 d( 图 2), 相同浓度 Cs + 处理下, 随培养时间延长, 菌落直径呈增加的趋势 ; 相

488 速效磷含量 Solule phosphorus contents/mg L-1 7d 1 d 7d 1 d 图 1 1 在溶磷培养基和解钾培养基 B 上的菌落形态 Figure 1 The mycelil morphology of 1 in solule phosphorus medium nd potssium medium B 同培养时间时随 Cs+处理浓度增加菌落直径呈先增

但一定程度有效钾含量 Effective potssium contents/mg L-1 B 2. 1. 1. FGF F.. 溶磷培养基 Phosphorus medium 2 E FE E cc D DED cc C B CC C DC C cc 4 6 培养时间 Cultivte time/d 对照 B BB B c 7 Cs+ 2 mg L-1 8 4.

4 488 速效磷含量 Solule phosphorus contents/mg L-1 7d 1 d 7d 1 d 图 1 1 在溶磷培养基和解钾培养基 B 上的菌落形态 Figure 1 The mycelil morphology of 1 in solule phosphorus medium nd potssium medium B 同培养时间时随 Cs+处理浓度增加菌落直径呈先增后降的趋势表明 1 对 Cs+的耐受性强将 1 接种于 ρ Cs+ ~1 mg L-1 的溶磷解钾液体培养基中振荡培养 1 d 后图 1 发酵液中速效磷含量为 11.99~44. mg L-1 有效钾含量为 21.2~2.7 mg L-1 较高浓度 Cs+ ~1 mg L-1 处理时 1 溶磷能力被显著抑制 P<. 但一定程度有效钾含量 Effective potssium contents/mg L-1 B FGF F.. 溶磷培养基 Phosphorus medium 2 E FE E cc D DED cc C B CC C DC C cc 4 6 培养时间 Cultivte time/d 对照 B BB B c 7 Cs+ 2 mg L 溶磷发酵液 Solule phosphorus medium c Cs+浓度 Concentrtion of Cs+/mg L-1 B. 解钾发酵液 Solule potssium medium Cs+浓度 Concentrtion of Cs+/mg L-1 图含不同浓度 Cs+的溶磷解钾发酵液中速效磷有效钾含量的变化 Figure The chnges of the contents of solule phosphorus in the solule phosphorus medium nd the effective potssium in potssium medium with different Cs+ concentrtions 解钾菌落直径 Dimeter of the potssium colony/cm 2. 不同小写字母表示不同处理之间的差异显著 P<. 下同 Different smll letters indicte tht differences re significnt etween the tretment groups P<.. The sme s elow 上激活了 1 的解钾潜能溶磷菌落直径 Dimeter of the phosphorus colony/cm 第 8 卷第期农业环境科学学报 F F FF cd 1 Cs+ mg L-1 B. 解钾培养基 Potssium medium E EE E dc 2 DD DD cd CC C C BB BB cc 4 培养时间 Cultivte time/d Cs+ 1 mg L-1 d c 6 不同大写字母表示相同 Cs+处理和不同培养时间下的差异显著 P<. 不同小写字母表示相同培养时间和不同浓度 Cs+处理的差异显著 P<. Different cpitl letters nd the smll letters indicte respectively tht the differences re significnt P<. oth in tretments with the sme Cs+ concentrtion nd the different incution time nd in tretments with the sme incution time nd the different Cs + concentrtion 图 2 含不同浓度 Cs+的溶磷解钾培养基上 1 菌落直径的变化 Figure 2 Chnges of colony dimeter of 1 in phosphorus medium nd potssium medium with different Cs+ concentrtions

韩 2.1.2 产 I 类似物 489 娜等淡紫拟青霉 1 的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs+的影响 Slkowski 显色结果如图 4 所示与不接种的 MM 比较实验组显示深浅不一的红色随着 Cs+ 浓度增加图 4B 发酵液中 I 类似物含量显著提高 P<. r Cs+ 1 mg L-1 时 I 类似物含量高达 4.4 mg L-1 为的 22.

26<. 表明高浓度发酵液 x 抑制幼根生长 P<. 稀释 x 时对根长的促生作用显著 P<. 溶液中随着 Cs 浓度增加幼苗地上地下部 + 分干质量递降不同浓度 Cs+ 与不同稀释倍数 1 发酵液共同处理时对幼苗干质量的显著降低产生叠加效应图 6 2.2.2 1 发酵液对 Cs+蓄积和 K+吸收的影响 4 c 2 1 d 2 Cs+浓度 Concentrtion of

Cs+ 浓度增加及各处理幼苗 I 类似物含量 Content of I nlogues/mg L-1 实验组幼苗根的生长均显著被抑制 P<.

5 韩产 I 类似物 489 娜等淡紫拟青霉 1 的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs+的影响 Slkowski 显色结果如图 4 所示与不接种的 MM 比较实验组显示深浅不一的红色随着 Cs+ 浓度增加图 4B 发酵液中 I 类似物含量显著提高 P<. r Cs+ 1 mg L-1 时 I 类似物含量高达 4.4 mg L-1 为的 22.7 倍结果表明 1 可分泌 I 类似物外源 Cs+ 处理和色氨酸诱导均可显著促进 1 分泌 I 类似物含 Cs+ 的 1 发酵液对印度芥菜幼苗生长及蓄积 Cs+的影响根长和幼苗干质量图可见随着 Cs+浓度增加营养液处理和根生长点对外源 Cs+具有较强的敏感性与相比随着增加根长呈先降后增的变化趋势稀释 x 处理的根长最短稀释 x 处理的根长最长 P=.26<. 表明高浓度发酵液 x 抑制幼根生长 P<. 稀释 x 时对根长的促生作用显著 P<. 溶液中随着 Cs 浓度增加幼苗地上地下部 + 分干质量递降不同浓度 Cs+ 与不同稀释倍数 1 发酵液共同处理时对幼苗干质量的显著降低产生叠加效应图发酵液对 Cs+蓄积和 K+吸收的影响 4 c 2 1 d 2 Cs+浓度 Concentrtion of Cs+/mg L fermenttion roth Cs1+Trp B 图 4 1 发酵液中 I 类似物的定性与定量测试 2 1+Cs1 Figure 4 Qulittive nd quntittive tests of I nlogues in 根长 Root length/cm Cs+浓度 Concentrtion of Cs+/mg L-1 由图 7 可见随 Cs+ 浓度增加及各处理幼苗 I 类似物含量 Content of I nlogues/mg L-1 实验组幼苗根的生长均显著被抑制 P<. 表明幼 7 6 Cs+ mg L-1 Cs+ 2 mg L-1 Cs+ 1 mg L-1 B B 4 c D C 2 C B 1 x x x Dilution times of 1 fermenttion x x x Dilution times of 1 fermenttion 不同小写字母表示相同稀释倍数发酵液不同浓度 Cs+处理之间差异显著 P<. 不同大写字母表示相同浓度 Cs+ 不同稀释倍数的发酵液处理之间差异显著 P<. 下同 Different smll letters nd the cpitl letters indicte respectively tht the differences re significnt P<. oth in tretments with the sme dilution multiple of 1 fermenttion roth nd different Cs+ concentrtions nd in tretments with the sme Cs+ concentrtions nd different dilution multiple of 1 fermenttion roth. The sme s elow 图含不同浓度 Cs+的 1 发酵液对印度芥菜幼苗根生长的影响 Figure Effects of the 1 fermenttion roth with different Cs+ concentrtion on root growth of Brssic junce L. seedlings

6 49 农业环境科学学报第 8 卷第期地上部干质量 Dry weight of oveground prts/ -1 mg 株 B B B C B BC C B x x x Dilution times of 1 fermenttion 地下部干质量 Dry weight of underground prts/ -1 mg 株 B B Cs + mg L -1 Cs + 2 mg L -1 Cs + 1 mg L -1 B c C B D x x x Dilution times of 1 fermenttion 图 6 含不同浓度 Cs + 的 1 发酵液对印度芥菜幼苗地上部和地下部干质量的影响 Figure 6 Effects of the 1 fermenttion roth with different Cs + concentrtion on dry weights of oveground nd underground prts in Brssic junce L. seedlings Cs + 蓄积量 Cs + ccumultion/mg g -1 DW 地上部 oveground prts B B Dc D C c C x x x Dilution times of 1 fermenttion C Cs + 蓄积量 Cs + ccumultion/mg g -1 DW 地下部 Underground prts C Dc C D c B x x x Dilution times of 1 fermenttion B Cs + mg L -1 Cs + 2 mg L -1 Cs + 1 mg L -1 图 7 含不同浓度 Cs + 的 1 发酵液对印度芥菜幼苗地上部和地下部 Cs + 蓄积量的影响 Figure 7 Effects of the 1 fermenttion roth with different Cs + concentrtion on Cs + ccumultion mount of oveground nd underground prts in Brssic junce L. seedlings 的 Cs + 蓄积量显著升高 (P<.); 地下部分 > 地上部分当 ρ(cs + )2 mg L -1 时,x 处理幼苗地下部分 Cs + 蓄积量 (.82 mg g -1 DW) 显著高于 x 处理 (1.69 mg g -1 DW) 当 ρ(cs + )1 mg L -1 时,x 处理幼苗地上部分 Cs + 蓄积量高达 8.86 mg g -1 DW, 为 (7.44 mg g -1 DW) 的 1.19 倍 ; 地下部分 Cs + 蓄积量高达 mg g -1 DW, 为 (1.64 mg g -1 DW) 的 1.2 倍, 为 x 处理 (.77 mg g -1 DW) 的 2.9 倍结果表明,1 发酵液稀释 x 时有利于印度芥菜幼苗对培养液中 Cs + 的蓄积, 进入幼苗体内的 Cs + 主要存在于根部图 8 可见, 幼苗 K + 含量地上部分 > 地下部分, 但均随 Cs + 浓度增加而显著降低 (P<.), 不含 Cs + 的 1 发酵液稀释 x 处理有利于 K + 的吸收和转运对发酵液稀释 x 和 x 处理幼苗的地上部分 Cs + 蓄积量与 K + 含量进行相关性分析 ( 图 9), 可见其呈显著的负相关性 (P<.), 表明幼苗对 Cs + K + 的吸收存在一定的竞争关系,Cs + 主要蓄积在根部,K + 则大量转移至地上部分讨论土壤微生物主要通过吸附转化等方式降低放射性核素对微生物自身和植物的毒性微生物表面存在种类多样的吸附位点和基团, 可在溶液中与金属离子通过离子交换络合共价吸附等相互作用, 将金属离子吸附在微生物体表 [14] 真菌对放射性核素的吸附和吸收机理相对复杂真菌细胞壁上存在的羟基羧基和巯基等活性基团或胞外聚合物可通过表面络合作用螯合作用与重金属离子结合形成络合物或螯

7 韩娜, 等 : 淡紫拟青霉 1 的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的影响 491 K + 含量 K + contents/mg g -1 DW 地上部 oveground prts B C D Dc B B C c x x x Dilution times of 1 fermenttion 图 8 含不同浓度 Cs + 的 1 发酵液对印度芥菜幼苗地上部和地下部 K + 含量的影响 Figure 8 Effects of the 1 fermenttion roth with different Cs + concentrtion on K + contents of oveground nd K + 含量 K + contents/mg g -1 DW Cs + mg L -1 Cs + 2 mg L -1 Cs + 1 mg L -1 underground prts in Brssic junce L. seedlings 地下部 Underground prts c C D B C Dc B B x x x Dilution times of 1 fermenttion K + 含量 K + contents/mg g -1 DW 图 9 含不同浓度 Cs + 的 1 发酵液对印度芥菜幼苗地上部 Cs + 合物, 将金属离子固定在细胞壁, 因此细胞壁是真菌吸附金属离子的主要部位 [4], 也是缓解金属毒害的天然屏障真菌也可通过还原反应将重金属离子由高价还原为低价 [1], 或利用其分泌的有机酸络合并溶解金属离子, 从而改变金属的赋存形态及其生物有效性 [14] 倍发酵液 y 1= x (R 2 =.947,P<.) 倍发酵液 y 2= x (R 2 =.44,P<.) Cs + 蓄积量 Cs + ccumultion/mg g -1 DW 蓄积量与 K + 含量的相关性分析 Figure 9 The correltion nlysis etween Cs + ccumultion mount nd the sored K + contents of oveground prts in Brssic junce L. seedlings 一般认为,Cs + 对细胞的毒理机制主要在于 Cs + 可替代 K +, 导致需 K + 的关键组分失活而干扰代谢 Cs + 是一种较弱的路易斯酸, 电荷低半径小与配位体相 1 互作用弱稳定同位素 Cs 的毒性小, 在非生物和生物系统中有较活跃的迁移性, 生物材料对 Cs + 的亲和力比非生物材料高与非生物材料不同, 微生物对 Cs + 等金属离子的吸收和转移是活细胞的主动运输过程, 需要消耗代谢能, 因此, 利用微生物修复技术去除环境污染中的 Cs + 通常需要活的微生物细胞, 这些微生物多为可纯培养微生物 [16], 主要有酿酒酵母菌 [17] 丛枝菌根 [18] 曲霉 F77 [19] 耐辐射细菌等 [2] 淡紫拟青霉 (Pecilomyces lilcinus) 属半知菌纲, 丝孢菌科, 拟青霉属, 是多种植物寄生线虫的寄生真菌, 具有分布广功效多寄主广泛易培养等优点 [21] 李小龙从淡紫拟青霉 18 固体发酵物中分离出的脂类化合物白僵菌素, 具有细胞毒性免疫抑制细胞凋亡等多种生物活性, 对革兰氏阳性细菌分支杆菌有较好的抑菌活性, 是极具潜力的生防菌和功能菌 [14] 淡紫拟青霉 NH-PL- 对有机磷农药具有显著的生物降解活性 [22] 本研究结果显示, 淡紫拟青霉 1 具有较强的溶磷解钾能力 ( 图 1 图 2), 外源较高浓度 Cs + 显著抑制 1 的溶磷能力, 但一定程度上激活了 1 的解钾潜能 ( 图 ) 1 发酵液能产生和分泌 I 类似物, 对印度芥菜幼苗根生长的影响表现为低促高抑的双重效应 ( 图 ), 这一结果与李小 [21] [2] 龙李芳的研究结果一致人们对淡紫拟青霉胞内胞外可调控植物生长物质的化学本质开展深入研 [24] 究,1969 年 Voinove-Rikov 等报道淡紫拟青霉可 [2] 产生 I;Leverone 等提出该 I 与玉米种子贮藏 [26] 蛋白结合 ; 杨婷等认为淡紫拟青霉 PL-HN-16 促进小麦胚芽鞘生长的活性因子为分子量约 14 kd 的蛋 [27] 白质 ; 林茂孙等报道对大豆种子均有明显刺激萌发和生长作用的是淡紫拟青霉滤液中 12 kd 和 28 kd 蛋白组分, 推测某种生理活性物质与蛋白质呈结合态存在于培养滤液中可见, 淡紫拟青霉具有防止线虫

8 492 和促进植物生长的双重功能, 其培养液中促生物质的化学本质虽有待进一步明确, 但它们对多种植物生长确有调控作用, 推测这种外源激素或激素类似物能诱导特异基因表达和特殊蛋白质合成印度芥菜 (Brssic junce L.) 对 Cs [8] Sr [9] 等多种金属具有较高的耐受性和富集能力, 常作为研究重金属胁迫的模式植物本研究结果显示, 用 ρ(cs + )1 mg L -1 的 1 发酵液 ( 稀释 x~x) 培养的印度芥菜幼苗生物量呈下降趋势 ( 图 6),Cs + 蓄积量显著升高 ( 图 7); 发酵液稀释 x 时, 幼苗地上部 Cs + 蓄积量与 K + [28] 含量呈显著的负相关性 ( 图 8 图 9) 胡拥军的研究结果显示, 随着重金属砷铅污染浓度提高, 砷超富集植物蜈蚣草铅超富集植物鬼针草叶片中铅砷含量能够维持在较高水平或显著增加 ; 若添加一定浓度的 I, 则能减缓砷胁迫造成的细胞膜脂质过氧化损 [29] 伤叶和松报道显示, 水培条件下菌株发酵液中的生物表面活性剂能明显提高土壤和发酵液中有效态重金属铅锡的浓度, 显著提高植物根部的相对电导 [] 率, 从而促进植物对铅锡的吸收张婷研究结果表明,Cd 胁迫下添加植物激素能够促进油菜的生长发育, 促进植物根系吸收和富集 Cd 并向地上部转移植物激素联合螯合剂的处理能有效地缓解土壤中 Cd 对油菜植株生长发育的胁迫, 促进油菜对 Cd 的吸收富集, 提高油菜对土壤中 Cd 的提取效率本文结果显示, 随着培养基中 Cs + 浓度增加,1 分泌的 I 类似物含量显著增加 ( 图 4),1 发酵液稀释 x 时印度芥菜幼苗对 Cs + 的蓄积量显著增加 ( 图 7), 因此推测 1 发酵液中 I 类似物等活性物质能够缓解 Cs + 胁迫, 有利于幼苗生长及其对 Cs + 吸收蓄积研究表明, 一些菌根真菌 ( 如丛枝菌根 ) 一方面可通过与宿主植物形成共生体, 改变植物根细胞的渗透性, 增强植物对土壤养分的吸收, 提高植物对环境的适应能力 [1] ; 另一方面, 丛枝菌根的根毛和菌丝形成网状结构, 增加吸收面积, 进而提高植物对矿质元素的吸收 [2] 本研究中 1 具有溶解土壤中难溶性磷盐钾盐的功能, 应有利于增强印度芥菜幼苗对磷钾等矿质元素的吸收, 从而缓解 Cs + 胁迫 4 结论 (1) 淡紫拟青霉 1 具有较显著的溶磷解钾产 I 类似物等植物促生特性 ; 较高浓度的 Cs + 处理下 1 的解钾能力有所增强, 但其溶磷能力显著减弱 ; 外源 Cs + 和色氨酸可显著诱导 1 分泌 I 类似物农业环境科学学报第 8 卷第期 (2) 用 1 发酵液的稀释液培养印度芥菜幼苗, 对幼苗根的生长表现为低浓度促进高浓度抑制的双重效应, 这是由于 1 产生和分泌 I 类似物所致 ; 不同稀释倍数 (x~x) 的 1 发酵液中 Cs + 含量为 1 mg L -1 时, 幼苗生物量显著下降 ; 用稀释 x 的 1 发酵液 (Cs + 含量为 2~1 mg L -1 ) 培养幼苗时, 幼苗地上部和地下部 Cs + 蓄积量显著增加, 地上部 Cs + 蓄积量与 K + 含量呈显著的负相关性参考文献 : [1] Noor M J, shrf M. ccumultion nd tolernce of rdiocesium in plnts nd its impct on the environment[j]. Environment & Ecosystem Science, 217(1):1-16. [2] 刘红娟, 唐泉, 单健, 等. 环境中放射性铯的迁移进展研究 [J]. 环境科学与管理, 214, 9(12):-4. LIU Hong-jun, TNG Qun, SHN Jin, et l. Migrtion of rdiocesi um in environment[j]. Environmentl Science nd Mngement, 214, 9(12):-4. [] 王丹, 陈晓明, 唐运来, 等. 放射性核素污染土壤的植物提取修复技术研究关键问题探讨 [J]. 辐射防护, 216, 6(2):94-1. WNG Dn, CHEN Xio-ming, TNG Yun- li, et l. Discussion on key issues to reserch the phytoextrction technology of continmin tion of rdionuclides in soil[j]. Rdition Protection, 216, 6(2):94-1. [4] 邱亮, 丰俊东. 微生物对放射性核素吸附行为的研究进展 [J]. 环境工程, 21, (6):-4. QIU Ling, FENG Jun-dong. Reserch progress on iosorption of rdio nuclides[j]. Environmentl Engineering, 21, (6):-4. [] 李芳, 刘波, 黄素芳. 淡紫拟青霉研究概况与展望 [J]. 昆虫天敌, 24, 26(): LI Fng, LIU Bo, HUNG Su-fng. Reserch nd ppliction of Peci lomyces lilcinus(thom.)smson[j]. Nturl Enemies of Insects, 24, 26(): [6] 苏德纯, 黄焕忠. 印度芥菜对土壤中难溶态 Cd 的吸收及活化 [J]. 中国环境科学, 22, 22(4):42-4. SU De-chun, HUNG Hun-zhong. The sorption nd ctivtion of insolule Cd in soil y Indin mustrd(brssic junce)[j]. Chin Envi ronmentl Science, 22, 22(4):42-4. [7] Begoni G B, Dvis C D, Begoni M F T, et l. Growth responses of In din mustrd[brssic junce,(l. )Czern. ] nd its phytoextrction of led from contminted soil[j]. Bulletin of Environmentl Contmin tion & Toxicology, 1998, 61(1):8-4. [8] 付倩, 赖金龙, 尹燚, 等. 铯对印度芥菜幼苗生长的影响及其亚细胞分布和化学形态 [J]. 西北植物学报, 21, (11): FU Qin, LI Jin - long, YIN Yi, et l. Effect of cesium on seedling growth, its sucellulr distriution nd chemicl forms in Brssic jun ce L. [J]. ct Botnic Boreli - occidentli Sinic, 21, (11): [9] 赖金龙, 杨垒滟, 付倩, 等. Sr 2+ 在印度芥菜幼苗中的富集亚细胞分布及贮存形态研究 [J]. 农业环境科学学报, 21, 4(11):2-262.

9 韩娜, 等 : 淡紫拟青霉 1 的促生特性及其发酵液对印度芥菜幼苗蓄积 Cs + 的影响 49 LI Jin-long, YNG Lei-yn, FU Qin, et l. Bioccumultion, su cellulr distriution nd chemicl forms of strontium in Brssic junce L.[J]. Journl of gro-environment Science, 21, 4(11): [1] 林先贵. 土壤微生物研究原理与方法 [M]. 北京 : 高等教育出版社, 21. LIN Xin-gui. Principles nd methods of soil microiology reserch [M]. Beijing:Higher Eduction Press, 21. [11] 沈萍, 陈向东. 微生物学实验 [M]. 版. 北京 : 高等教育出版社, SHEN Ping, CHEN Xing - dong. Microiology experiment[m]. th. Beijing:Higher Eduction Press, [12] 汤绍虎, 罗充. 植物生理学实验教程 [M]. 重庆 : 西南师范大学出版社, 212. TNG Sho-hu, LUO Chong. The experimentl guide for plnt physi ology[m]. Chongqing:Southwestern Norml University Press, 212. [1] Glickmnn E, Dessux Y. criticl exmintion of the specificity of the Slkowski regent for indolic compounds produced y phytoptho genic cteri[j]. pplied nd Environmentl Microiology, 199, 619 (2): [14] 班宜辉. 铅锌矿区深色有隔内生真菌提高植物耐 P 机制研究 [D]. 杨凌 : 西北农林科技大学, 21. BN Yi - hui. Mechnisms of drk septte endophyte isolted from P-Zn mine improving plnt led tolernce[d]. Yngling:Northwest &F University, 21. [1] 王建龙, 陈灿. 微生物还原放射性核素研究进展 [J]. 核技术, 26, 29(4): WNG Jin-long,CHEN Cn. dvnces in microil reduction of r dionuclides[j]. Nucler Techniques, 26, 29(4): [16] 王建龙. 微生物与铯的相互作用及其在放射性核素污染环境修复中的应用潜力 [J]. 核技术, 2, 26(12): WNG Jin-long. Interction of microorgnism with cesium nd its potentil ppliction in ioremedition of rdionuclide contmintion [J]. Nucler Techniques, 2, 26(12): [17] 陈灿, 王建龙. 酿酒酵母对放射性核素铯的生物吸附 [J]. 原子能科学技术, 28, 42(4):8-1. CHEN Cn, WNG Jin-long. Biosorption of cesium y Scchromy ces cerevisi[j]. tomic Energy Science nd Technology, 28, 42(4): 8-1. [18] 杨会玲. 丛枝菌根真菌对宿根高粱修复铯污染的调节效应 [D]. 绵阳 : 西南科技大学, 21. YNG Hui-ling. Regultion effects of rusculr mycorrhizl fungi (MF)on phytoremedition of Sorghum hipense in cesium contmi ntion soils[d]. Minyng:Southwest University, 21. [19] 王卫宪. 真菌曲霉 F77 对水中铯的吸附行为研究 [D]. 兰州 : 兰州大学, 214. WNG Wei-xin. Biosorption of cesium ions in queous solution y spergillus F77[D]. Lnzhou:Lnzhou University, 214. [2] 王建龙. 耐辐射基因工程菌 Deinococcus rdiodurns 及其在环境修复中的应用 [J]. 辐射研究与辐射工艺学报, 24, 22(): WNG Jin- long. Engineered rdition resistnt cteri nd their ppliction in ioremedition of rdioctive wstes contminted en vironment[j]. J Rdit Res Rdit Process, 24, 22(): [21] 李小龙. 淡紫拟青霉 18 的抗菌活性及其次生代谢产物研究 [D]. 南京 : 南京农业大学, 212. LI Xio-long. Study on the secondry metolites from Pecilomyces lilcinus 18[D]. Nnjing:Nnjing griculturl University, 212. [22] 李芳, 黄素芳, 刘波. 淡紫拟青霉对辛硫磷的降解效应 [J]. 应用与环境生物学报, 26, 12(1): LI Fng, HUNG Su-fng, LIU Bo. Degrdtion of phoxmi y Peci lomyces lilciuns[j]. Chinese Journl of pplied & Environmentl Biol ogy, 26, 12(1): [2] 李芳. 淡紫拟青霉菌 (Pecilomyces lilcinus(thom.)smson Str. NH-PL-) 生物学特性与次生代谢物质生物效应研究 [D]. 福州 : 福建农林大学, 2. LI Fng. Study on iologicl chrcteristics of Pecilomyces lilcinus (Thom.)Smson Str. NH-PL- nd its iologicl effects of second ry metolites[d]. Fuzhou:Fujin griculturl nd Forest Universi ty, 2. [24] Voinove-Rikov Z, Bkliv nov D, Chnov D, et l. Bet indole cetic cid in some soil microorgnisms[j]. Pochvozn grokhim, 1969, 4:8-9. [2] Leverone L, Kossenjns W, Jysimihulu K, et l. Evidence of zeinound indolecetic cid using gs chromtogrphy-selected ion moni toring-mss spectrometry nlysis nd immunogold leling[j]. Plnt Physiology, 1991, 96(4): [26] 杨婷, 廖美德, 贺玉广, 等. 淡紫拟青霉 PL-HN-16 促进植物生长活性因子的初步研究 [J]. 华北农学报, 21, (6): YNG Ting, LIO Mei-de, HE Yu-gung, et l. Preliminry study on the fctor of promoting plnt growth from Pecilomyces lilcinus PL-HN-16[J]. griculturl Boreli-Sinic, 21, (6): [27] 林茂松, 沈纪冬, 文玲, 等. 淡紫拟青霉代谢产物生物测定和生理活性物质分析 [J]. 江苏农业学报, 1999, 1(4): LIN Mo-song, SHEN Ji-dong, WEN Ling, et l. Biossy of metol ic products of Pcilomyces lilcinus nd nlysis of its physiologiclly ctive sustnce[j]. Jingsu griculturl Sciences, 1999, 1(4): [28] 胡拥军. - 吲哚乙酸在植物超富集砷中的作用和机理 [D]. 昆明 : 昆明理工大学, 214. HU Yong-jun. The roles nd mechnisms of -indole cetic cid in rsenic huperccumultion y plnts[d]. Kunming:Kunming Univer sity of Science nd Technology, 214. [29] 叶和松. 生物表面活性剂产生菌株的筛选及提高植物吸收土壤铅镉效应的研究 [D]. 南京 : 南京农业大学, 26. YE He- song. Screening of iosurfctnt- producing cteril strins nd their effects on the uptke of led nd cdmium in soils y plnts [D]. Nnjing:Nnjing griculturl University, 26. [] 张婷. 植物激素协同螯合剂强化植物修复土壤重金属污染 [D]. 厦门 : 集美大学, 212. ZHNG Ting. Enhnced phytoremedition of hevy metl polluted soil y phytohormone in comintion with chelting gents[d]. Xi men:jimei University, 212. [1] Peyronel B. Mycorhizes prl oservtion directe[c]//proceedings of the Seventh, Stockholm: Interntionl Botnicl Congress, 19: [2] Jefferies P, Gininzzi S, Perotto S, et l. The contriution of ruscu lr mycorrhizl fungi in sustinle mintennce of plnt helth nd soil fertility[j]. Biology nd Fertility of Soils, 2, 7(1):1 16.

i n i ho n n n n n ng

A i i i i i i i i n i ho n n n n n ng o o o o o o o b B b b p b b b b b b b p b b b b b b i b i b b i b b i b i b i b bn bn bn bn bn bn bn b bn bn bn bn bn bn bng bng bng b pn bng bng bng pn bng bo bo