植物根际促生菌在调控多花黑麦草镉胁迫响应中的作用植物根际促生菌在调控多花黑麦草镉胁迫响应中的作用【字数：9689】
植物根际促生菌具有促进植物生长、提高植物抗性的功能。为了探讨植物根际促生菌在调控多花黑麦草Cd胁迫响应中的作用，进行水培试验分析形态和生理生化指标测定。试验使用分光光度法测定叶绿素、丙二醛以及脯氨酸等指标，借助电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定Cd离子浓度，借助EPSON扫描仪进行根系形态的分析，得到根系构型数据。结果表明，加Cd后黑麦草生长受到抑制，而添加植物根际促生菌可以显著缓解Cd胁迫。另外，通过对黑麦草Cd含量数据的分析可以发现，植物根际促生菌是通过降低Cd对于黑麦草的毒害作用，从而促进黑麦草的生长，显著提高黑麦草的生物量，进一步使黑麦草吸收的Cd总含量提高。因此，外源施加植物根际促生菌能有效缓解Cd毒害，有利于在重金属污染土地上开发能源植物。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法5
1.1实验菌株5
1.2试验设计5
1.3方法 5
1.3.1植株生长观察5
1.3.2生理指标测定6
1.3.2.1鲜干重的测定6
1.3.2.2叶绿素含量的测定6
1.3.2.3脯氨酸含量的测定 6
1.3.2.4 丙二醛含量的测定6
1.3.2.5 根形态的测定 7
1.3.3 Cd含量的测定7
2 结果与分析7
2.1植物根际促生菌对Cd胁迫下黑麦草生长情况的影响 7
2.2植物根际促生菌对Cd胁迫下黑麦草生理特征的影响 7
2.2.1鲜干重 7
2.2.2叶绿素 8
2.2.3脯氨酸 9
2.2.4丙二醛 9
2.2.5根形态10
2．3植物根际促生菌对Cd胁迫下黑麦草Cd含量的影响10
3讨论11
致谢 12
参考文献 12
植物根际促生菌在调控多花黑麦草镉胁迫响应中的作用
引言
引言
镉（Cadmium，Cd）是一种有毒重金属元素 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
，属于人体非必需元素，主要通过水、空气、食物被人体从外界吸收并蓄积。而在近百年中，人类进行工业化发展，这也使得大量的Cd被释放到环境中，现如今，重金属污染已经成为全世界土壤污染的主要形式 [1]。由于Cd从人体的排出速度缓慢，因此长期的Cd摄入可能会引起诸如肾脏损伤，肝病等严重的慢性疾病[2,3]。由此可见，治理Cd污染，从而减少人在食物链中的Cd摄入对人体健康至关重要。但重金属污染的隐蔽性、长期性和难处理,使重金属污染土地治理变得困难，也正因如此，与之相关的研究成为近年来的热点[4]。
1983年，Chaney首次提出可以直接借助绿色植物来吸收吸附重金属元素，使其在土壤之中的浓度降低，使土壤毒性下降，最终实现土壤修复再利用的目的，并称之为植物修复 [5]。而后Baker 等人又证明，在将一种植物——阿尔卑斯新蓂移栽到受重金属污染的土地上，经过一段时间的培育后，再次测定土壤中的重金属含量，相较移栽前有显著下降[6]。
由此，植物修复技术，作为一种成本低、可大规模原位修复的清除环境污染的绿色环保技术，迅速发展，成为近年来研究土壤重金属污染治理技术的热点[7]。然而由于重金属浓度过高对植株本身属于环境胁迫，会对植株产生毒害作用，使得植物修复技术在对重金属污染土壤治理的实际应用中出现困难。因此，提高植株对于重金属元素的耐受性，是实现利用植物修复技术治理重金属污染土壤过程中必须要解决的重要问题之一。
前人研究表明，重金属元素对植物毒害作用产生的原因可能是重金属元素会和蛋白质中的巯基相结合从而抑制蛋白质的活性或破坏其结构，也可能是由于重金属元素取代了蛋白质中的关键元件，从而引起缺陷影响,或者是植物代谢受到重金属离子的次级胁迫[8]。而经过近些年的进一步研究，发现一系列因素共同决定着重金属元素对植物的毒害作用,包括重金属离子本身所具有的特性、蛋白质结构中对重金属元素的吸收位点、重金属元素结合位点在植物细胞内的竞争以及各种化学作用等,表现在从分子到细胞结构、生理代谢、外部形态等各个方面。而重金属元素对植物的毒害作用在生理生化方面多表现为蒸腾作用受到抑制、光合速率降低,从而导致氧化胁迫和膜的损伤。而由微观到宏观，即表现在植株形态上主要为植物体生长缓慢、生物量增长速率低和叶片发黄卷曲，绿色消失。最终体现在抑制植株生长发育、干扰营养代谢、改变细胞超微结构、抑制光合作用、影响呼吸作用、影响水分代谢等方面[9]。
在植物修复技术发展初期，所采用修复重金属污染土壤的大多为超积累植物，但由于大多数已知的超积累植物的生物量偏低，兼生长缓慢，其植物体难以回收利用[10]。因此，能源植物，因其生长迅速、光和效率高、抗逆性强、适应性广等特点 [11]越来越受到研究者们的关注。2010年，Zhang等在将杂交狼尾草、黑籽雀稗、串叶松香草和柱花草4种牧草通过室内盆栽模拟的方法栽种进Cd和Zn污染土壤中，并培育一段时间内后，测定了这几种牧草植株体内的重金属浓度，而结果显示，杂交狼尾草地上部在吸收Cd和Zn的含量方面要显著高于黑籽雀稗、串叶松香草和柱花草[12]。有研究表明，即便将杂交狼尾草、芦竹、荻和柳枝稷等植物栽种在多种重金属元素混杂的土壤中，其生长发育仍不会受到太大影响，而比较这几种植物，又以杂交狼尾草吸收重金属元素的效率最高，而芦竹、荻、柳枝稷次之[13]。使用能源植物修复重金属污染土壤既能治理修复的效率变高，又能发展新型能源，可以实现新能源原料生产和污染土地修复的双赢局面。
另外，植物根际促生菌（PGPR）,自由生活于土壤或附着于根系时可以产生植物生长激素、固氮酶、表面活性剂、有机酸等物质，这些物质有些可以直接作用于植物的生长发育，有些可以改变土壤中某些元素的形态，以便于植物体吸收，最终促进植物体的生长发育，提高植物的生物量，而将其应用于栽种在重金属污染土壤上的植物根际，则可以使植物修复重金属污染的效率得到显著提高[14]。Repetto等[15]研究发现，豌豆植株接种丛枝菌根后，其对于镉的抗性明显增加，镉的富集量也大大增加。何琳燕等[16]从对Cd具有富集作用的龙葵植物体内及其根际土壤中通过分离筛选，得到能够产生 IAA 的细菌，该细菌能够显著增加油菜幼苗根的长度。盛下放等[17]发现，在接种了Cd抗性细菌的土壤上栽种番茄植株后，进行番茄富集Cd的实验。结果表明，与未接种菌株的Cd抗菌株的对照组相比，经过接种处理的番茄植株根部Cd含量增加了46.3 ％，而Cd吸收量则增加了107.8 ％。因此，植物微生物联合体系，因其投入低，效果好等特点成为当前最合适的治理重金属污染土壤的方法。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法5
1.1实验菌株5
1.2试验设计5
1.3方法 5
1.3.1植株生长观察5
1.3.2生理指标测定6
1.3.2.1鲜干重的测定6
1.3.2.2叶绿素含量的测定6
1.3.2.3脯氨酸含量的测定 6
1.3.2.4 丙二醛含量的测定6
1.3.2.5 根形态的测定 7
1.3.3 Cd含量的测定7
2 结果与分析7
2.1植物根际促生菌对Cd胁迫下黑麦草生长情况的影响 7
2.2植物根际促生菌对Cd胁迫下黑麦草生理特征的影响 7
2.2.1鲜干重 7
2.2.2叶绿素 8
2.2.3脯氨酸 9
2.2.4丙二醛 9
2.2.5根形态10
2．3植物根际促生菌对Cd胁迫下黑麦草Cd含量的影响10
3讨论11
致谢 12
参考文献 12
植物根际促生菌在调控多花黑麦草镉胁迫响应中的作用
引言
引言
镉（Cadmium，Cd）是一种有毒重金属元素 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
，属于人体非必需元素，主要通过水、空气、食物被人体从外界吸收并蓄积。而在近百年中，人类进行工业化发展，这也使得大量的Cd被释放到环境中，现如今，重金属污染已经成为全世界土壤污染的主要形式 [1]。由于Cd从人体的排出速度缓慢，因此长期的Cd摄入可能会引起诸如肾脏损伤，肝病等严重的慢性疾病[2,3]。由此可见，治理Cd污染，从而减少人在食物链中的Cd摄入对人体健康至关重要。但重金属污染的隐蔽性、长期性和难处理,使重金属污染土地治理变得困难，也正因如此，与之相关的研究成为近年来的热点[4]。
1983年，Chaney首次提出可以直接借助绿色植物来吸收吸附重金属元素，使其在土壤之中的浓度降低，使土壤毒性下降，最终实现土壤修复再利用的目的，并称之为植物修复 [5]。而后Baker 等人又证明，在将一种植物——阿尔卑斯新蓂移栽到受重金属污染的土地上，经过一段时间的培育后，再次测定土壤中的重金属含量，相较移栽前有显著下降[6]。
由此，植物修复技术，作为一种成本低、可大规模原位修复的清除环境污染的绿色环保技术，迅速发展，成为近年来研究土壤重金属污染治理技术的热点[7]。然而由于重金属浓度过高对植株本身属于环境胁迫，会对植株产生毒害作用，使得植物修复技术在对重金属污染土壤治理的实际应用中出现困难。因此，提高植株对于重金属元素的耐受性，是实现利用植物修复技术治理重金属污染土壤过程中必须要解决的重要问题之一。
前人研究表明，重金属元素对植物毒害作用产生的原因可能是重金属元素会和蛋白质中的巯基相结合从而抑制蛋白质的活性或破坏其结构，也可能是由于重金属元素取代了蛋白质中的关键元件，从而引起缺陷影响,或者是植物代谢受到重金属离子的次级胁迫[8]。而经过近些年的进一步研究，发现一系列因素共同决定着重金属元素对植物的毒害作用,包括重金属离子本身所具有的特性、蛋白质结构中对重金属元素的吸收位点、重金属元素结合位点在植物细胞内的竞争以及各种化学作用等,表现在从分子到细胞结构、生理代谢、外部形态等各个方面。而重金属元素对植物的毒害作用在生理生化方面多表现为蒸腾作用受到抑制、光合速率降低,从而导致氧化胁迫和膜的损伤。而由微观到宏观，即表现在植株形态上主要为植物体生长缓慢、生物量增长速率低和叶片发黄卷曲，绿色消失。最终体现在抑制植株生长发育、干扰营养代谢、改变细胞超微结构、抑制光合作用、影响呼吸作用、影响水分代谢等方面[9]。
在植物修复技术发展初期，所采用修复重金属污染土壤的大多为超积累植物，但由于大多数已知的超积累植物的生物量偏低，兼生长缓慢，其植物体难以回收利用[10]。因此，能源植物，因其生长迅速、光和效率高、抗逆性强、适应性广等特点 [11]越来越受到研究者们的关注。2010年，Zhang等在将杂交狼尾草、黑籽雀稗、串叶松香草和柱花草4种牧草通过室内盆栽模拟的方法栽种进Cd和Zn污染土壤中，并培育一段时间内后，测定了这几种牧草植株体内的重金属浓度，而结果显示，杂交狼尾草地上部在吸收Cd和Zn的含量方面要显著高于黑籽雀稗、串叶松香草和柱花草[12]。有研究表明，即便将杂交狼尾草、芦竹、荻和柳枝稷等植物栽种在多种重金属元素混杂的土壤中，其生长发育仍不会受到太大影响，而比较这几种植物，又以杂交狼尾草吸收重金属元素的效率最高，而芦竹、荻、柳枝稷次之[13]。使用能源植物修复重金属污染土壤既能治理修复的效率变高，又能发展新型能源，可以实现新能源原料生产和污染土地修复的双赢局面。
另外，植物根际促生菌（PGPR）,自由生活于土壤或附着于根系时可以产生植物生长激素、固氮酶、表面活性剂、有机酸等物质，这些物质有些可以直接作用于植物的生长发育，有些可以改变土壤中某些元素的形态，以便于植物体吸收，最终促进植物体的生长发育，提高植物的生物量，而将其应用于栽种在重金属污染土壤上的植物根际，则可以使植物修复重金属污染的效率得到显著提高[14]。Repetto等[15]研究发现，豌豆植株接种丛枝菌根后，其对于镉的抗性明显增加，镉的富集量也大大增加。何琳燕等[16]从对Cd具有富集作用的龙葵植物体内及其根际土壤中通过分离筛选，得到能够产生 IAA 的细菌，该细菌能够显著增加油菜幼苗根的长度。盛下放等[17]发现，在接种了Cd抗性细菌的土壤上栽种番茄植株后，进行番茄富集Cd的实验。结果表明，与未接种菌株的Cd抗菌株的对照组相比，经过接种处理的番茄植株根部Cd含量增加了46.3 ％，而Cd吸收量则增加了107.8 ％。因此，植物微生物联合体系，因其投入低，效果好等特点成为当前最合适的治理重金属污染土壤的方法。
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