植物促生细菌阻控水稻砷吸收的效应与机制研究

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在我国经济快速发展的今天,人民的生活水平也在不断地提升,然而随着经济的快速发展,由于不合理的开发和不受控制的乱排乱放,我国的耕地面临着严重的重金属污染,土壤砷(As)污染已经成为了危害我国耕地的第三大污染物。水稻是我国最主要的粮食作物,水稻在吸收超量的As后会严重影响其生长发育,并且进入水稻中的As会进入到人类食物链中,进而对人类的健康造成不可估量的影响。植物促生细菌不仅能够促进农作物的生长,而且还可以降低土壤中的As的生物有效性阻控水稻对土壤中的As的吸收,减少As向水稻地上部以及籽粒中转移。植物促生菌联合植物修复土壤重(类)金属的技术可以在不破坏土壤微生态的前提下使水稻达到安全生产的效果。通过对植物促生菌联合植物修复土壤重(类)金属技术的研究,可以为As污染农田的修复以及水稻的安全生产提供理论依据和技术支持。本文从江苏地区种植面积较广泛的水稻南粳5055和湖南地区种植较广泛的隆两优华占中筛选到7株具有多种重(类)金属抗性且能够高产IAA和铁载体的菌株,同时能够使水稻内的As含量显著性降低。结合实验室保藏的4株均有良好重(类)金属消减效果的菌株进行水培试验。结果表明,在水培条件下,接种从水稻中筛选到的菌株与不接菌对照相比,接菌处理能使水稻南粳5055地上部和根部的生物量分别增加6.4-47.1%和4.0-209%,使隆两优华占地上部以及根部的生物量分别增加6.5-43.9%和3.3-58.0%。接种实验室保藏菌株H3能够使水稻南粳5055根部和地上部的生物量分别增加3.5-72.8%和5.8-58.5%,能够使水稻隆两优华占根部及地上部的生物量分别增加7.1-125%和32.6-123%。其中接种菌株F2处理组能够使水稻南粳5055地上部As含量下降38.5-58.9%,能够使水稻隆两优华占地上部中的As的含量降低60.6-66.8%。接种菌株H3使南粳5055 水稻地上部As含量下降18.5-56.8%,使水稻隆两优华占地上部As含量下降9.6-24.9%。在水稻的土培实验中,选取南粳5055和隆两优华占作为供试水稻,研究在不同的生长发育时期菌株F2和H3阻控水稻As吸收。结果表明,与不接菌对照组相比,在水稻分蘖期,接菌处理均能显著提高水稻南粳5055和隆两优华占的生物量,分别提高0.28-51.3%和6.3-80.9%,且能够使两种水稻的As含量降低22.6-56.6%和29.2-45.5%。对于育穗期的水稻,接菌处理能使南粳5055和隆两优华占的生物量显著性提高24.1-69.2%和20.6-168%。并且显著性降低两种水稻的As含量15.3-56.8%和8.7-56.7%。在水稻成熟期时,主要考虑水稻籽粒中As含量是否能够达到国家食品安全标准,研究结果表明,在低浓度As污染的条件下,接菌处理能够使水稻籽粒中的As含量降至国家食品安全标准。通过对土壤理化性质以及有效态As含量的测定发现,在水稻不同的生长发育时期,接菌处理能够显著性的增加土壤的pH和有机质含量,而且还能降低土壤中的非专性吸附态As含量,增加结晶水合铁铝氧化物结合态As含量。而对于水稻土壤不同形态的As可以看出,其分布规律大致为结晶水合铁铝氧化物结合态As最多,非专性吸附态的As含量最低。
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