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爱唯侦察论坛bt工厂 <i>Delftia</i> sp.B9对镉要挟下水稻种子萌生及幼苗镉累积的影响

发布日期：2024-11-19 23:54    点击次数：88

泥土重金属欺凌是咫尺最为高出的环境问题之一爱唯侦察论坛bt工厂，其中，镉（Cd）已成为我国受欺凌泥土中最主要的重金属类欺凌物[1]。20世纪60年代，日本富山县神通川流域出现“痛痛病”，即是由Cd引起的公害事件，引起东说念主们对重金属欺凌问题的高度宠爱[2]。Cd对东说念主类和其他动植物均有毁坏作用。推敲发现，Cd容易被植物尤其是一些农作物经受并富集，Cd要挟下的植物会推崇出一系列不良症状，如滋长扼制、植株矮小、萎黄病等，这都可能导致植物生物量大幅裁汰[3-5]。彭鸥等[6]推敲发现水培条目下，当Cd2+浓度为0.2~1 mg·L-1时，水稻各农艺性状与不加Cd的对照组比较均权臣裁汰，且Cd2+浓度越高，水稻产量越低。Cd和会过食品链在动物体肝、肾等器官中累积，影响生理代谢，从而对动物体各大系统产生不同进程的毁伤[7-9]。

连年来，微生物建造技能因其环境友好性和参预低等优点受到庸碌关心。微生物动作泥土中的枢纽构成部分，具有比名义积大、带电荷、代谢行径郁勃、种类宽广、数目大等特色，有的泥土微生物不仅参与泥土中欺凌物的降解或改换历程，还可动作环境载体吸附重金属欺凌物[10]。本文使用的细菌（Delftia sp. B9）是从Cd欺凌泥土中筛选分离的一株耐镉细菌[11]，该菌株已被解说能使泥土中的Cd从弱酸可溶态向可还原态和残渣态改换。已有大批推敲报说念该菌属细菌大概降解或改换有机和无机欺凌物[12-14]。Prakash等[15]报说念了D.tsuruhatensis AR-7不错通过胞内累积或细胞膜吸附将Se4+改换为Se0，Caravaglia等[16]和Ubalde等[17]报说念了Cr（Ⅵ）抗性菌D. acidovorans AR和Delftia sp. JD2对Cr（Ⅵ）的生物改换，可将Cr（Ⅵ）还原成毒性较低的Cr（Ⅲ）。此外，有关系推敲[18-19]标明，Delftia菌属菌株大概产生植物促生物资，有用扼制病原菌活性，提高作物资量和产量。然则，重金属Cd要挟下Delftia菌属菌株对水稻滋长及累积Cd的推敲较少，Delftia sp. B9在促进水稻滋长及减少累积Cd中具有很大的发展后劲和诈欺价值。

本文使用耐镉细菌Delftia sp. B9，推敲不同Cd浓度对菌体产铁载体和产吲哚乙酸（IAA）智商的影响，并将菌体添加于Cd要挟下水稻种子发芽及幼苗履行，推敲其对水稻种子萌生及幼苗累积Cd的影响，为耐镉菌株的诈欺提供表面参考。

1 材料与要领 1.1 履行材料

液体培养基：牛肉膏3 g、卵白胨10 g、氯化钠5 g、蒸馏水1 L，pH 7.2~7.4，121 ℃高压灭菌锅灭菌30 min。

菌株及菌悬液制备：测试菌株为Delftia sp. B9（基因登录号为MF679148，菌种收藏号为CGMCC No.16073，简称B9）。将Delftia sp. B9接种于液体培养基中30 ℃、120 r·min-1培养24 h，用无菌水洗涤两次后制成OD600=1.6（7.6×108 cfu·mL-1）的菌悬液（菌悬液1，菌液浓度成就参考王秋菊等[20]），然后用无菌水将菌悬液1稀释10倍（菌悬液2，7.6×107 cfu·mL-1）、100倍（菌悬液3，7.6×106 cfu·mL-1）、1000倍（菌悬液4，7.6×105 cfu·mL-1）的稀释液，备用。

水稻品种：华润2号（老例稻，全生养期119 d）；深两优5814（籼型两系杂交水稻，全生养期137 d）。

1.2 Cd要挟对Delftia sp. B9产铁载体和产IAA智商的测定

用MKB液体培养基[21]培养菌株，采纳CAS老练法[21]测定菌株合成铁载体的智商。菌株产铁载体的智商用铁载体活性单元（Siderophore unit，SU）暗意，铁载体活性单元的野心公式：

式中：Ar暗意未接种菌液下的OD630值，As暗意接种菌液下的OD630值。SU数值大小与菌株产铁载体智商呈正关系。

菌株分泌IAA的智商采纳Salkowski比色法[22]测定。

履行各处分如下：（1）B9；（2）B9+Cd1（0.01 mg·L-1 Cd）；（3）B9+Cd2（0.1 mg·L-1 Cd）。Cd浓度成就阐明《农田灌溉水质程序》（GB 5084—2005），灌溉水中Cd允许的最大排放浓度为0.01 mg·L-1，以此动作Cd要挟处分的低浓度，同期成就0.1 mg·L-1动作Cd要挟处分的高浓度。

1.3 种子萌生履行 1.3.1 不同浓度Delftia sp. B9菌液对水稻种子萌生的影响履行

采纳光照培养箱培养要领。考中大小一致、籽粒充足的水稻种子用2%的H2O2消毒6 min，再用去离子水反复冲洗3~5遍，将种子放入去离子水中浸种24 h后，均匀播于铺有2层滤纸的培养皿（直径为12 cm）中，每皿铺放30粒。诀别加入1.1中制备的不同浓度的菌悬液20 mL，以添加无菌水的处分动作对照。各处分如下：（1）CK：无菌水；（2）B1：菌悬液1；（3）B2：菌悬液2；（4）B3：菌悬液3；（5）B4：菌悬液4。盖上培养皿盖，置于培养箱内以光照16 h、阴暗8 h进行培养，条目规定温度为30 ℃。于培养7 d后统计发芽数，以幼芽达到种子长度一半爱唯侦察论坛bt工厂，幼根与种子等长动作发芽程序，1次支根数以根长与种子等长为程序[23]。培养时间喷洒菌液使滤纸保抓湿润。

1.3.2 Delftia sp. B9菌液对Cd要挟下水稻种子萌生及幼苗耐Cd性履行

种子萌生的要领按照1.3.1中进行，诀别加入20 mL不同处分溶液浸润的种子，盖上培养皿盖，置于培养箱内以光照16 h、阴暗8 h进行培养，条目规定温度为30 ℃。培养时间逐日志录种子发芽数，并在培养7 d后统计发芽数、幼根及幼芽长度，根系、幼芽长度用1/10 cm尺子东说念主工测量。培养时间喷洒菌液使滤纸保抓湿润（菌液浓度阐明1.3.1收尾遴荐7.6×106 cfu·mL-1）。各处分具体操作见表 1。水稻种子的发芽率、发芽指数、活力指数、稳固通盘和要挟指数的野心公式为：

表 1 Cd要挟下水稻种子发芽履行 Table 1 Experiment on germination of rice seeds under Cd stress 1.4 Delftia sp. B9菌液对Cd要挟下水稻幼苗累积Cd的影响履行 1.4.1 对水稻幼苗长势的影响

幼苗培养使用养分液：1 L木村B养分液中添加1 mL Arnon A-Z微量元素养分液[26-27]。

种子萌生的要领按照1.3.1中进行，种子萌生时逐日合适补充蒸馏水。待水稻幼苗长到两叶一心时移栽到烧杯中，移栽后加入培养液进行培养，运行移栽时用1/3养分液，15 d后用1/2养分液。养分液中Cd以CdCl2·2.5H2O的体式加入，菌悬液经无菌水洗涤后加入并保抓一定浓度（菌悬液浓度阐明1.3.1收尾遴荐7.6×106 cfu·mL-1）。培养液每5 d更换一次，调理pH至5.5~6.0。培养条目如表 2所示，每个处分3个交流。诀别在水稻移栽后的第1、3、5、10、15、20、30 d对水稻幼苗苗长和根前途行测量。

表 2 幼苗滋长履行处分 Table 2 Experiment on growth of rice seedlings 1.4.2 对水稻幼苗叶绿素含量的影响

培养条目如表 2所示，诀别在水稻移栽后的第1、3、5、10、15、20、30 d集聚水稻幼苗，叶绿素含量测定参照王备芳等[28]的要领进行，叶绿素a（Chlorophyll-a，Chl a）、叶绿素b（Chlorophyll-b，Chl b）野心公式：

式中：V暗意索求液的体积，10-3 L；W暗意叶片的质地，g。

1.5 Delftia sp. B9对Cd要挟下水稻转运和经受Cd的影响履行

培养条目如表 2所示，在水稻移栽后的第30 d汇集水稻样品，用自来水洗清水稻植株，将植株根、茎、叶进行手工分离，并置于105±2 ℃烘箱内杀青1 h，然后在65±2 ℃下烘干至恒质地。水稻样品采纳羼杂酸（HClO4：HNO3=1：4）湿法进行消解，消解时每个样品3个交流，每一台消解仪上有3个空缺样品和3个质控样品。Cd浓度在0.1 mg·L -1以上的样品用ICP-OES（好意思国PE8300）进行测定，Cd浓度在0.1 mg·L-1及以下的样品采纳原子经受分光光度计-石墨炉法（GTA120，好意思国Varian）测定。消解液不成实时测定时应放入冰柜冷藏保存。

1.6 数据处分

履行数据采纳Office 2013、SPSS 22.0软件进行分析与作图，相反权臣性采纳ANOVA光棍分方差分析。

2 收尾与分析 2.1 Cd要挟对Delftia sp. B9产铁载体IAA智商的影响

由表 3可知，Delftia sp. B9具有产铁载体和产IAA的智商，其中，铁载体活性单元（SU）为64.68%，OD630的As/Ar为0.35，As/Ar代表细菌产铁载体的相对含量，该值越低SU值越高，标明产生的铁载体的含量越高。一般产铁载体智商较高的细菌As/Ar值低于0.5[29]，因此，Delftia sp. B9是一株高产铁载体的细菌。Delftia sp. B9中产生的IAA质地浓度为56.08 mg·L-1。当培养基中Cd浓度为0.01 mg·L-1时，均能提高B9产铁载体和产IAA的智商，但未出现权臣性相反。当培养基中Cd浓度为0.1 mg·L-1时，B9产铁载体和产IAA的智商权臣下落，As/Ar值为0.53，为中等产铁载体智商。

表 3 Cd要挟对Delftia sp. B9产铁载体和产IAA智商的影响 Table 3 Effects of siderophore and IAA production by Delftia sp. B9 under Cd stress 2.2 Delftia sp. B9菌液对Cd要挟下水稻种子发芽的影响 2.2.1 不同浓度Delftia sp. B9菌液对水稻种子发芽率的影响

不同浓度菌液对不同品种水稻种子发芽率的影响见图 1，添加B1和B2的两个处分对两个水稻品种的萌生有显着的扼制作用。与CK组比较，添加B1和B2使华润2号种子发芽率诀别裁汰40.10%、16.87%；深两优5814种子发芽率诀别裁汰40.44%、20.22%。添加B3和B4的处分对两个品种水稻种子的发芽率与CK比较无权臣相反。后续实验中琢磨到Cd浓度的要挟作用，选用菌液B3（7.6×106 cfu·mL-1）动作添加量。

2.2.2 Delftia sp. B9菌液对Cd要挟下水稻种子发芽的影响

如表 4所示，Cd处分浓度为0.01 mg·L-1时（T3），华润2号的种子发芽指数和活力指数与对照T1比较都有权臣提高，种子发芽率与T1比较虽有提高，但未达到权臣相反；深两优5814的种子发芽率、发芽指数与T1比较无权臣相反，活力指数权臣增多。当Cd处分浓度为0.01 mg·L-1况且添加Delftia sp. B9菌液时（T4），华润2号的种子发芽率、发芽指数、活力指数与T3比较均权臣裁汰；深两优5814的活力指数与T3比较权臣裁汰。

表 4 不同浓度Cd要挟下添加Delftia sp. B9对水稻种子萌生的影响 Table 4 The effects of Delftia sp. B9 on seed germination under Cd stress

Cd处分浓度为0.1 mg·L-1时（T5），华润2号的种子发芽率与T1比较权臣裁汰，发芽指数、活力指数与T1比较权臣提高；深两优5814的种子发芽率、发芽指数与T1比较无权臣相反，活力指数权臣裁汰。当Cd处分浓度为0.1 mg·L-1况且添加Delftia sp. B9菌液时（T6），华润2号的种子发芽率、发芽指数、活力指数与T5比较均权臣增多；深两优5814的活力指数与T5比较权臣增多。T6处分下华润2号的种子发芽指数和活力指数与T1比较权臣提高。

由表 5不错看出，当Cd处分浓度为0.01、0.1 mg·L-1时，华润2号T3处分的稳固通盘权臣高于T1，T6处分的稳固通盘与T1比较未出现权臣相反，但权臣高于T5处分，T2、T3处分的要挟指数比T1诀别减小0.02、0.05，T4、T5、T6处分的要挟指数与T1比较诀别权臣增多0.02、0.14、0.02；深两优5814的T3、T6稳固通盘均权臣高于T1，T2、T5、T6处分的要挟指数均高于T1。Cd要挟浓度高时（0.1 mg·L-1），对水稻种子发芽的要挟指数：华润2号＞深两优5814。添加菌液对水稻种子发芽的要挟指数：华润2号＞深两优5814。

表 5 不同浓度Cd要挟下添加Delftia sp. B9对水稻幼苗耐Cd性的影响 Table 5 The effects of Delftia sp. B9 on Cd-tolerance of rice seedlings under Cd stress 2.3 Delftia sp. B9菌液对Cd要挟下水稻幼苗累积Cd的影响 2.3.1 Delftia sp. B9菌液对Cd要挟下水稻幼苗长势的影响

由表 6可知，在水稻移栽种养后的第5 d，华润2号和深两优5814的3个处分水稻根长出现相反，E2与E1比较未出现权臣相反，E3与E2、E1比较根长均权臣增多，且这种相反一直到培养的第30 d。华润2号在培养15 d时，E3与E1、E2比较株高权臣增多；第30 d时E3处分比E1、E2处分株高诀别增多3.86、5.76 cm；在培养第20 d时，E2处分与E1比较株高权臣裁汰，第30 d时E2处分比E1处分株高减少1.90 cm。深两优5814在培养15 d时，3个处分的株高之间出现权臣相反，大小为E3＞E1＞E2；第30 d时E3处分比E1、E2处分株高诀别增多2.16、4.34 cm，E2处分比E1处分株高减少2.18 cm。

表 6 不同处分下水稻幼苗长势（cm） Table 6 The effects of Delftia sp. B9 on Cd-tolerance of growth tendency of rice seedling(cm) 2.3.2 Delftia sp. B9菌液对Cd要挟下水稻幼苗叶绿素含量的影响

由表 7可知，水稻华润2号幼苗在移栽后第5 d，E2处分与E1、E3比较Chl a含量权臣减少；培养到第20 d时，E3处分与E1、E2比较权臣增多；到培养的第30 d，E3处分与E1、E2比较Chl a诀别增多了0.81、2.29 mg·g-1，E2处分与E1比较Chl a权臣减少1.48 mg·g-1。深两优5814幼苗在移栽后第5 d，Chl a含量在3个处分间出现权臣相反，到培养的第30 d，Chl a含量为E3＞E1＞E2，E3处分与E1、E2比较Chl a诀别增多了1.55、2.98 mg·g-1，E2处分与E1比较Chl a权臣减少1.43 mg·g-1。

表 7 不同处分下水稻叶绿素含量（mg·g-1） Table 7 The differences of chlorophyll contents among different treatments(mg·g-1)

华润2号幼苗在移栽后第5 d，E3处分与E1比较Chl b含量权臣增多，到培养的第30 d，E3处分与E1、E2比较Chl b诀别增多了1.06、1.51 mg·g-1，E1处分与E2之间Chl b有所相反，但未达到权臣水平。深两优5814幼苗在移栽后第5 d，E3处分与E1、E2比较Chl b含量权臣增多，到培养的第30 d，E3处分与E1、E2比较Chl b诀别增多了0.73、0.99 mg·g-1，E2处分与E1比较Chl b权臣减少0.26 mg·g-1。

2.4 Delftia sp. B9对Cd要挟下水稻转运和经受Cd的影响

由图 2可知，两种水稻在移栽种养30 d后各部位Cd含量进出较大，且并吞部位3个处分间Cd含量也进出很大。对照组（E1）根、茎、叶中也含有Cd，其可能起头于养分液配制所需使用的药品，其中含有微量的Cd。在Cd要挟下（E2）华润2号根、茎、叶中Cd含量诀别达到129.26、47.43、16.87 mg·kg-1，添加Delftia sp. B9菌液的处分（E3）中Cd含量诀别达到46.78、15.37、4.92 mg·kg-1，与E2比较诀别减少了82.48、32.06、11.95 mg·kg-1，减少率诀别达到63.81%、67.59%、70.84%。深两优5814在T2处分下根、茎、叶中Cd含量诀别达到89.35、30.29、9.64 mg·kg-1，E3中Cd含量与E2比较诀别减少了67.86、22.67、7.79 mg·kg-1，减少率诀别达到75.95%、74.84%、80.81%。同期，深两优5814各部位Cd含量均低于华润2号。

3 盘问

种子萌生是植物已毕自然更新的要津法子[30]，是植物个体发育早期的生存史特征，影响矫健率和成活率等后期生存史特征[31]。水稻是我国主要食粮作物之一，水稻萌生时间滋长现象径直影响作物以后的滋长和产量。Liu等[32]提议选育水稻品种时，不应只关心水稻的Cd经受累积性情，还要关心水稻幼苗时间的滋长情况。种子发芽率、发芽指数是猜度农作物种子发芽智商的枢纽筹画，反应了种子发芽速率与整都度的潜势，发芽指数大概反应种子在通盘发芽期的概括活力。活力指数是反应种子品性的枢纽参数，既能反应种子发芽率、发芽速率，又能反应滋长活力。这些筹画大概从不同角度反应出水稻苗期耐镉性的强弱[33-35]。低Cd浓度（0.01 mg·L-1）增多了华润2号和深两优5814两个水稻品种的种子发芽率、发芽指数和活力指数，同期华润2号要挟指数推崇为促进作用；高浓度Cd要挟（0.1 mg·L-1）不错裁汰两种水稻的发芽率稳固通盘，要挟指数权臣增大（表 4、表 5）。出现这种低促高抑甘愿的原因可能是低浓度Cd提高胚的生理活性，从而促进种子萌生，高浓度Cd使得种子中淀粉酶和卵白酶活性受到扼制，种子萌生和幼苗滋长中物资和能量供应不及，扼制种子的夙昔萌生和幼苗滋长[36-37]。另外，已有推敲标明，Cd要挟下植物细胞中DNA和RNA活性裁汰，核酸含量下落，有丝分裂历程受阻，从而影响种子发芽历程[38]。高浓度Cd要挟对两个水稻品种的稳固通盘和要挟指数大小均推崇为华润2号＞深两优5814，这也标明Cd要挟对不同品种水稻种子萌生的影响有相反，不同水稻品种的Cd稳固相反很大[39]。咫尺以为植物的耐Cd阶梯主要有界限Cd经受、螯合千里淀和区域化作用[40]。邬飞波等[41]推敲标明植物对重金属的稳固和累积在种间和基因型之间存在相反，在重金属要挟下植物螯合态合成是植物对要挟的一种适应性反应，稳固基因型合成较多的植物螯合态，植物螯合态可与重金属螯合，进一步转运至液泡贮存，从而达到解毒恶果。深两优5814在0.1 mg·L-1Cd要挟下种子发芽率和发芽指数均高于华润2号，同期幼苗培养中Chl a、Chl b以及株高、根长等都高于华润2号（表 6、表 7），可能是因为深两优5814是低累积Cd品种，幼苗培养后各部位Cd含量均远小于华润2号（图 2）。

本实验中Cd要挟下添加Delftia sp. B9菌液能提高水稻幼苗的叶绿素含量，增多植株株高，并能权臣减少水稻植株各部位Cd含量，可能是由于菌株对Cd2+的吸附，Delftia sp. B9对Cd2+具有较高的稳固和吸附智商[11]，从而减少了Cd2+对水稻幼苗的要挟，同期减少水稻幼苗对Cd2+的经受和累积；另外，Delftia sp.能产生与植物促生菌（PGP）关系的代谢居品，如铁载体及IAA等促生物资，这些促生物资能促进植物滋长，同期减少植物对Cd2+的经受，减缓Cd对植物的要挟。陆仲烟等[42]推敲发现，Cd要挟浓度在10 mg·L-1时接种伯克氏菌能权臣提高水稻种子的活力指数、稳固通盘和根系鲜质地。王立等[43]发现接种丛枝菌根真菌权臣削弱Cd要挟对水稻滋长的扼制进程，水稻株高比对照组增多10%~13%。植物促生菌对植物滋长发育有积极的影响，不仅为植物提供养分物资，固氮、溶磷、溶铁，并产生植物激素，还能提高植物抗逆性，屈膝致病生物体的感染[18, 44]。庞海东等[45]、杨丽等[46]的推敲标明，促生菌产生的IAA和铁载体不错促进植物滋长、提高植物对重金属的耐受性。铁载体不仅具有运输铁离子的作用，还不错与多种重金属离子进行络合，变成巩固的络合物，裁汰环境中重金属离子的浓度。Piotrowska-Niczyporuk等[47]推敲发现IAA大概通过扼制重金属吸附来复原植物的滋长，缓解重金属对植物的毁坏。经履行测定，Delftia sp. B9菌液能产生56.08 mg·L-1IAA，是一株高产铁载体的细菌（表 3），高浓度Cd要挟会权臣裁汰Delftia sp. B9产铁载体和产IAA的智商。添加不同浓度的Delftia sp. B9菌液对水稻种子萌生影响不同（图 1），高浓度菌液会扼制水稻种子萌生，这可能是由于菌液浓渡过高产生某些无益的中间代谢居品，扼制了种子萌生。稀释后低浓度的菌液对种子萌生无扼制作用，也莫得权臣的促进作用，但能权臣增多水稻株高和叶绿素含量。Morel等[44]推敲标明，接种Delftia sp.JD2自然不成增多苜蓿的苗产量，但能促进其根系的发育，同期大概增多4%~5%的作物产量。低浓度Cd要挟下添加菌液莫得增多种子的发芽率，这可能是因为菌液对Cd进行吸附使Cd浓度裁汰，减少了低浓度Cd对水稻种子萌生的促进作用；高浓度Cd要挟下添加菌液比不添加的处分水稻种子的发芽率权臣提高，可能是菌液对Cd进行吸附使Cd浓度裁汰，缓解了对种子的毁坏，也可能是菌液产生铁载体裁汰了水稻种子对Cd的经受。

4 论断

（1）Cd要挟浓度为0.1 mg·L-1时，添加Delftia sp. B9菌液不错提高水稻华润2号、深两优5814种子发芽率、活力指数和稳固通盘，稳固通盘诀别权臣增多0.19、0.32。

探花内射

（2）Cd要挟浓度为0.1 mg·L-1时，添加Delftia sp. B9菌液的处分能使两种水稻幼苗的Chl a含量诀别增多2.29、2.98 mg·g-1，Chl b含量诀别增多1.51、0.99 mg·g-1，植株株高诀别增多5.76、4.34 cm。

（3）Cd要挟浓度为0.1 mg·L-1时爱唯侦察论坛bt工厂，添加Delftia sp. B9菌液的处分使华润2号根、茎、叶中Cd含量诀别裁汰63.81%、67.59%、70.84%，深两优5814根、茎、叶中Cd含量诀别裁汰75.95%、74.84%、80.81%。



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