镉污染条件下水稻对假单胞菌TCd-1微生物修复的生理响应

微生物在修复重金属污染土壤中发挥重要作用。为阐明假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的机理,通过加镉土培盆栽试验,在10 mg/kg镉处理下,对比研究了接种菌株对2种镉耐性不同水稻品种(特优671、百香139)镉含量、根系活力、光合作用、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明:与10 mg/kg镉处理相比,接种假单胞菌TCd-1后水稻“特优671”和“百香139”的根、茎、叶、糙米的镉含量分别依次降低了30.4%、39.1%、40.7%、29.2%和52.2%、51.7%、18.4%、38.8%;提高了2种水稻的根系活力、光合作用,促进了水稻的生长;“特优671”、“百香139”叶片的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性分别提高了7.3%、138.5%,过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性提高了82.0%、106.2%,过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性提高了58.8%、172.7%;叶片的类黄酮含量提高了139.4%、73.6%,总酚含量提高了27.2%、23.1%;超氧阴离子含量降低了44.2%、29.0%,丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量降低了38.5%、28.9%。因此,接种假单胞菌TCd-1提高了水稻抗氧化能力,减轻了氧化胁迫,促进了水稻的生长。

假单胞菌TCd-1对不同镉耐性水稻品种镉吸收及根际土壤酶活性与镉形态的影响

为探究假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的根际生态机制,以高镉耐性水稻品种‘特优671’和低镉耐性水稻品种‘百香139’为材料,通过盆栽土培试验,研究了接种TCd-1菌株对10 mg∙kg^(−1)镉处理水稻镉吸收、根际土壤镉形态及酶活性的影响。结果表明:接种菌株后高、低镉耐性水稻品种各部位的镉含量显著降低(P<0.05),镉富集系数分别降低35.14%和47.79%,转移系数无显著变化;根际土壤可交换态镉含量分别显著降低15.89%和23.81%(P<0.05),铁锰氧化结合态镉含量显著提高39.58%和28.81%(P<0.05),有机态镉含量显著提高36.11%和25.00%(P<0.05);低镉耐性水稻品种根际土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶活性依次提高26.74%、12.07%、62.50%、81.17%和5.13%,多酚氧化酶活性降低12.40%,高镉耐性水稻的酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性依次降低7.19%、9.39%、25.53%、16.20%和11.44%,过氧化氢酶活性提高5.13%。可见,假单胞菌TCd-1主要通过降低根际土壤镉的生物有效性、恢复土壤酶活性,进而提高水稻耐镉能力并抑制水稻对镉的吸收与积累,对高、低不同镉耐性水稻品种,接种TCd-1菌株后其镉富集特性、根际土壤酶活性及不同镉形态含量占比均表现出显著差异。