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耐Cd、As、Pb重金属促生菌的筛选及Cd胁迫下植物促生菌对甜高粱生长的调控

作　者: 张帅
导　师: 蔡庆生
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物学
关键词: 镉重金属植物促生菌甜高粱能源植物
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

甜高粱被认为是有很高应用价值的能源植物,在重金属污染的土壤上开发能源植物会受到重金属的胁迫。本研究首先从重金属污染地区的根际土壤和植物体内筛选鉴定了植物促生菌(PGPB),在此基础上,探讨了利用PGPB调控以镉(Cd)为首的重金属胁迫下甜高粱幼苗生长的效应。主要结果如下。取湖南长沙某个重金属污染地区的植物及其根际土壤样品,通过在加有Cd、Pb.As等重金属的Luria-Bertani(LB)平板培养基中培养,分离得到了9株能在Cd. Pb.As等重金属性胁迫下存活的的细菌,FWJ1、FWJ2、BH1、QC、NF2、WJ1等菌株对Cd、Pb、As具有不同程度的耐性。PPN2、LC、QGC2等菌株对Pb、As有一定的耐性。其中分别从薄荷、漆姑草、凤尾蕨、莴苣和荇草中分离得到BH1、QGC1、FWJ1. WJ1、LC五株植物内生菌,从芹菜、牛繁缕、婆婆纳和凤尾蕨的根际土壤中分离得到QC、NF2、PPN2、FWJ2四株根际菌。显微镜下形态观察和16SrDNA序列分析、比对,明确了FWJ1、FWJ2、QC、NF2、WJ1、PPN2、LC、QGC2等菌株属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.), BH1为金黄杆菌(Chryseobacterium sp.)。在水培条件下,经0,10,20,50,100μM Cd处理,甜高粱幼苗的地上和地下部生物量、叶绿素含量随着Cd处理浓度的升高呈下降趋势,植株体内Cd含量则随着Cd处理浓度的升高呈明显升高趋势(p<0.05)。土培实验观察植物促生菌喷施处理调控植物生长的效果,结果发现,外施WJl、FWJl菌具有缓解50mgkg-1Cd处理对甜高粱幼苗的生长胁迫的效应,甜高粱的地上部分及地下部分鲜重和干重、水分含量和吸Cd量较Cd处理组增加,其中,WJ1.FWJ1促进植株生物量增加、WJ1促进叶绿素含量增加效果明显(p<0.05)。分别以卫岗校区试验站土壤和湖南株州重金属污染土壤为培养基质,观察了FWJ2, LC, NF2, QC, PPN2, QGC2和BH1等多种菌株对甜高粱生长的调控效果,南农大校园土甜高粱的地下部分及地上部分的鲜重、干重均高于株州重金属污染复合污染的土壤,并且差异显著。其中,株州土壤中的Zn, Cd和Cu的含量分别是校区土的30.7,8.6和6.0倍。结果表明,无论是在重金属污染土壤条件下,还是在非污染土壤中,经过PGPB处理,甜高粱幼苗地上部和地下部生长、光合参数都较未加PGPB处理有显著提高,其中,PGPB加速甜高粱幼苗在非污染土壤中的生长。由上述研究结果说明,利用从重金属污染地区的植物和根际土壤中筛选得到的细菌类植物促生菌调控C4型高生物量能源植物的生长具有潜力。其调控机理尚有待进一步深入探讨。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
缩略语  11-12
文献综述  12-24
  1 重金属污染的危害  12-13
  2 重金属污染土壤的生物修复  13-15
  3 植物促生菌促生作用机制  15-18
    3.1 植物促生菌对植物生长的影响  15-16
    3.2 空间与营养的竞争  16-17
    3.3 分泌铁载体  17-18
  4 开发生物质能的迫切性  18-21
    4.1 生物质与生物能源  18
    4.2 能源作物  18-19
    4.3 甜高粱的生物学特性及应用前景  19-20
    4.4 甜高粱作为能源作物的特点  20
    4.5 我国生物质能研究的现状  20-21
  5 PGPB在重金属污染土壤中开发源植物甜高粱应用中的展望  21-24
研究部分  24-58
  第一章耐CD、AS、PB等重金属促生菌的筛选  24-32
    1 材料方法  24-26
      1.1 供试材料与试验设计  24-26
      1.2 数据分析  26
    2 结果与分析  26-30
      2.1 Cd、Pb、As处理对不同植物组织中细菌菌落数的影响  26-27
      2.2 革兰氏染色及形态分析  27
      2.3 重金属抗性菌株的生物学特性  27-29
      2.4 植物促生菌的16srDNA鉴定  29-30
    3 讨论  30-31
    4 结论  31-32
  第二章不同浓度的CD对甜高粱幼苗生长的影响  32-40
    1 材料方法  32-34
      1.1 供试材料  32
      1.2 实验设计  32-33
      1.3 测定指标与方法  33-34
      1.4 数据处理  34
    2 结果与分析  34-37
      2.1 不同浓度的Cd对甜高粱幼苗生长的影响  34-35
      2.2 不同浓度的Cd处理对甜高粱幼苗叶片叶绿素含量的影响  35-36
      2.3 不同浓度的Cd处理对甜高粱幼苗脯氨酸含量的影响  36-37
      2.4 不同浓度的Cd处理对甜高粱幼苗Cd含量的影响  37
    3 讨论  37-39
      3.1 不同浓度Cd对甜高粱幼苗生长的影响  37-38
      3.2 不同浓度Cd对甜高粱幼苗叶绿素、脯氨酸及Cd吸收的影响  38-39
    4 结论  39-40
  第三章植物促生菌对甜高粱幼苗CD毒害的影响  40-48
    1 材料方法  40-41
      1.1 供试材料  40
      1.2 实验设计  40-41
      1.3 数据处理  41
    2 结果与分析  41-45
      2.1 Cd胁迫下植物促生菌对甜高粱幼苗生长的影响  41-43
      2.2 Cd胁迫下植物促生菌对甜高粱幼苗叶绿素、脯氨酸的影响  43-44
      2.3 Cd胁迫下植物促生菌对甜高粱幼苗含水量的影响  44
      2.4 Cd胁迫下植物促生菌对甜高粱幼苗Cd积累的影响  44-45
    3 讨论  45
    4 结论  45-48
  第四章植物促生菌对ZN、CU、CD复合污染下甜高粱幼苗生长的影响  48-58
    1 材料方法  48-49
      1.1 供试材料  48
      1.2 实验设计  48-49
      1.3 测定指标与方法  49
      1.4 数据处理  49
    2 结果与分析  49-55
      2.1 PGPB对复合重金属胁迫下甜高幼苗生长的影响  49-51
      2.2 PGPB对复合重金属胁迫下甜高幼苗光合指标的影响  51-53
      2.3 PGPB对复合重金属胁迫下甜高粱幼苗金属含量的影响  53-55
    3 讨论  55-56
    4 结论  56-58
全文结论  58-60
致谢  60-62
参考文献  62-70
硕士期间发表的论文  70

耐Cd、As、Pb重金属促生菌的筛选及Cd胁迫下植物促生菌对甜高粱生长的调控

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