应用与环境生物学报 ›› 2024, Vol. 30 ›› Issue (04): 786-794.DOI: 10.19675/j.cnki.1006-687x.2023.11031
王琛, 谢更新, 晏铭, 晏卓逸, 熊鑫
摘要: 目前根际微生物协同重金属超富集植物修复重金属污染土壤具有较大应用潜力.从电解锰渣历史遗留污染场地中筛选得到了1株具有产铁载体和IAA能力的细菌,经16S rDNA鉴定为沙雷氏菌(Serratia marcescens A-4),将其接种至含有Mn2+的选择性LB培养基中,发现其在高达20 000 mg/L的Mn2+选择性培养基中可以正常生长.接着,将该沙雷氏菌A-4接种于种植超富集植物鸭跖草(Commelina communis)的种植基质中,基质设置LM、MM和MM三类处理组,其中电解锰渣质量占比分别为15%、30%和50%,探究沙雷氏菌A-4对鸭跖草植株的生长状况、锰富集能力和根际微生物群落结构的影响.研究结果表明,与空白对照组相比较,LM、MM和HM处理组接种沙雷氏菌A-4后,鸭跖草生物量分别提高15.7%、39.6%和70.2%,植物地上部分锰富集能力显著增加,锰元素含量分别提高1.62倍(P <0.05)、1.68倍(P<0.05)和1.07倍,转运系数分别从8.73±2.77、8.93±1.55和6.17±1.17提高至14.15±0.70(P <0.05)、26.73±0.10(P <0.05)和31.04±16.47(P <0.05).另外,Shannon指数显示,MM和HM处理组之间存在微生物群落多样性显著差异,PCoA表明各处理组间存在较明显的聚类差异.微生物群落分析结果显示,菌株A-4的施加对鸭跖草根际周围关键菌丰度造成明显影响,表现为Abditibacteriota、Gemmatimonadetes相对丰度的增加和Parcubacteria相对丰度的减少.KEGG功能基因丰度分析结果显示,调控谷胱甘肽转移酶和铁复合物外膜受体蛋白功能基因丰度在LM和MM处理组中显著提高,这些功能基因可能是影响鸭跖草生长和吸收锰的关键基因.本研究表明接种具有产铁载体和IAA能力的A-4对鸭跖草生长、锰吸收、根际微生物群落和功能基因均有显著调节作用,可为揭示微生物强化植物生长及锰吸收的机制和超富集植物-微生物联合修复锰污染土壤的相关研究提供理论参考.(图7表4参48)
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