农环

219,8(): 48-49 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():48-49. 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(): 48-49. 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 16.76 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 :1672-24(219)-48-9 doi:1.1164/jes.218-4 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 -1. 1 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 :218-4-7 录用日期 :218-8-8 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:64766217@qq.com * 通信作者 : 卢红 E-mil:14194719@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 (21716614) 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(21716614)

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 16.76 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 1.1.1 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) 1.1.2 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

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 -1 28 ) 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 1.1.4 1 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 28 )1 d 后, 制 备上清液 ( 即 1 发酵液 ), 用于测定 I 类似物 1.1. 1 发酵液制备 将 1 接种于新鲜的 MM 中, 振荡培养 (1 r min -1 28 )8 d, 过滤, 滤液离心 (1 r min -1 4 1 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 1.1.6 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 1.2.1 1 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 1.1.2 1.2.2 1 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 1.2. 1 产 I 类似物 1.1.4 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 1.2.4 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 2.1 1 的促生特性 2.1.1 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 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 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. 溶磷发酵液 Solule phosphorus medium 2 2 2 c 1 2 1 Cs+浓度 Concentrtion of Cs+/mg L-1 B. 解钾发酵液 Solule potssium medium 1 1 2 1 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 2. 2. 1. 1.. 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 22.7 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 1 2.2 含 Cs+ 的 1 发酵液对印度芥菜幼苗生长及蓄积 Cs+的影响 2.2.1 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 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+/mg L-1 1 1 fermenttion roth 8 1 1+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

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 1 12 1 7 9 6 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 22. 18. 1. 9. 4. 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 9.7 9. 8.2 7. 6.7 2.2 1..7 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 18. 16. 1. 1. 4.. 1. 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 16.76 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

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 122 12 118 116 8 6 4 2 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 6 62 61 4 2 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 8 7 7 6 6 4 4-1 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=76.887-.974 4x (R 2 =.947,P<.) 倍发酵液 y 2=.227-1.19 x (R 2 =.44,P<.) 1 2 4 6 7 8 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

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():12-19. LI Fng, LIU Bo, HUNG Su-fng. Reserch nd ppliction of Peci lomyces lilcinus(thom.)smson[j]. Nturl Enemies of Insects, 24, 26():12-19. [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):22-2242. 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): 22-2242. [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.

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