張亞經(jīng)，馬成倉，郭軍康，韓磊，馮人偉，馮雪敏，曹雲(yún)清，4，王瑞剛*

（1.天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，天津 300387；2.陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710021；3.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，天津 300191；4.天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300384）

接種伯克氏菌D54對東南景天吸收富集Cd的影響

張亞經(jīng)1，3，馬成倉1，郭軍康2，韓磊3，馮人偉3，馮雪敏3，曹雲(yún)清3，4，王瑞剛3*

（1.天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，天津 300387；2.陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710021；3.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，天津 300191；4.天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300384）

通過水培盆栽試驗，利用非損傷微測等技術(shù)手段，研究了接種伯克氏菌D54對超積累生態(tài)型東南景天（HE）和非超積累生態(tài)型東南景天（NHE）不同組織中Cd、Zn、Fe、Mg和Mn含量、根尖Cd2+動態(tài)吸收以及Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HE莖、葉中Cd、Zn含量，莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)以及根尖不同部位Cd2+內(nèi)流速率均顯著高于NHE。Cd處理顯著增加了HE和NHE根、莖、葉中Fe和Zn的含量，以及莖中Mg的含量；另外，Cd處理顯著降低了HE根、莖、葉中Mn的含量，但卻顯著增加了NHE根和莖中Mn的含量。伯克氏菌D54處理顯著降低了HE和NHE莖、葉中Cd、Fe、Mg、Mn和Zn的含量，莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)以及根尖不同部位Cd2+的內(nèi)流速率。這表明HE對Cd的轉(zhuǎn)移和富集能力顯著高于NHE，且HE對Cd的超富集能力與根部對Cd的強吸收能力密切相關(guān)。Cd處理促進了HE和NHE對Fe、Zn和Mg的富集，抑制了HE對Mn的富集和促進了NHE對Mn的富集，可能與HE超富集Cd和Mn產(chǎn)生競爭有關(guān)。伯克氏菌D54能減少HE和NHE對Cd的吸收和富集，同時導(dǎo)致Fe、Mg、Mn和Zn的富集減少。

東南景天；鎘；伯克氏菌；吸收；富集

Cd污染在世界范圍內(nèi)廣泛存在并日益嚴重，我國受Cd污染的土地面積已超過1.3萬hm2[1]。2011年4月國務(wù)院批復(fù)了“重金屬污染綜合防治十二五規(guī)劃”，Cd被列為第一類規(guī)劃對象，明確提出，要開展農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬污染治理與修復(fù)。

植物修復(fù)技術(shù)具有經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點而備受關(guān)注。超積累生態(tài)型東南景天（HE）是自然進化的Cd和Zn超富集植物，屬景天科，雖然在植物修復(fù)領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景[2]，但因其生物量小，以及土壤中重金屬生物有效性低而嚴重限制了植物修復(fù)效率的提高，成為植物修復(fù)的瓶頸[3]。近年來，利用添加植物促生菌（如伯克氏菌）來強化植物修復(fù)，因其不僅可以促進植物生長，增加植物對重金屬的絕對吸收量，大幅提高植物修復(fù)效率，而且施用成本低、環(huán)境友好，越來越受到關(guān)注[4-9]。

伯克氏菌是一種植物促生菌，可定植于植物根部和根際，與豆科和非豆科植物宿主共生結(jié)瘤，在植物微生物聯(lián)合修復(fù)領(lǐng)域被廣泛關(guān)注與應(yīng)用[10]。但因伯克氏菌的種類、試驗條件以及宿主植物的不同，接種伯克氏菌對植物吸收、轉(zhuǎn)運和富集Cd的影響也不相同[4，6，11-13]。我們前期研究發(fā)現(xiàn)，土培盆栽條件下伯克氏菌D54（Burkholderia sp.D54）能顯著增加HE根部和地上部的Cd含量[6]，但在水培條件下伯克氏菌D54卻顯著降低了番茄莖部Cd含量[11]。同時，陸仲煙[12]研究也發(fā)現(xiàn)，在水培條件下伯克氏菌D54降低了水稻地上部Cd含量和根部向地上部的轉(zhuǎn)移系數(shù)。另外，Dourado等[13]也得出耐Cd的伯克氏菌SCMS54不僅促進了番茄生長，而且能降低根部對Cd的吸收，提高其耐性。但Li等[4]研究卻發(fā)現(xiàn)水培條件下，伯克氏菌（Burkholderia cepacia）能降低HE根部的Cd含量、增加地上部的Cd含量，提高根部向地上部轉(zhuǎn)移Cd的能力。目前，關(guān)于伯克氏菌D54在水培條件下對HE和非超積累生態(tài)型東南景天（NHE）吸收和富集Cd的研究還未見報道。

在前期研究中，我們利用非損傷微測技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，10 μmol·L-1CdCl2處理2 h后，HE的Cd2+內(nèi)流速率顯著高于NHE，并進一步證實HE根、莖、葉對Cd的超富集能力可能源于HE根對Cd的強吸收能力[14]。非損傷微測技術(shù)是一種選擇性微電極技術(shù)，在不損傷活體樣品的情況下，能真實反映植物根系吸收Cd2+的動態(tài)變化[15]，而關(guān)于伯克氏菌D54處理對兩種東南景天根系動態(tài)吸收Cd2+的影響還未見報道。

Cd是植物生長的非必需元素，可以通過Zn2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等離子通道或者離子載體進入植物體內(nèi)，同時Cd也影響這些礦質(zhì)元素的吸收，并且因植物種類和Cd處理濃度、時間的不同，表現(xiàn)出復(fù)雜的效應(yīng)[16]。Zhou等[17]研究發(fā)現(xiàn)，Cd處理能顯著增加HE根、莖、葉中Fe的含量，以及莖、葉中Zn的含量，但對各器官中Mg的含量沒有顯著影響。萬雪琴等[18]發(fā)現(xiàn)，Cd脅迫增加了3種楊樹葉片中Mg的含量。許多研究發(fā)現(xiàn)Cd脅迫導(dǎo)致了Mn含量的降低[18-20]，也有研究發(fā)現(xiàn)植物中Mn的含量因Cd處理濃度的高低而有不同的響應(yīng)[22-23]。但關(guān)于Cd脅迫對HE和NHE中Mn含量的影響，以及接種伯克氏菌D54后Cd脅迫對HE和NHE中Fe、Mn、Mg、Zn含量的影響尚未見報道。

為此，本論文利用水培盆栽試驗，研究了伯克氏菌D54對HE和NHE不同組織富集Cd的影響，并通過非損傷微測技術(shù)從根系吸收Cd2+的動態(tài)變化以及Cd處理對Fe、Mn、Mg、Zn等二價陽離子的影響等方面探討伯克氏菌D54對HE和NHE吸收和富集Cd的機制，以期為將來利用伯克氏菌提高植物修復(fù)效率，突破植物修復(fù)的瓶頸提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 東南景天的培養(yǎng)

超積累生態(tài)型東南景天（HE）和非超積累生態(tài)型東南景天（NHE）均由浙江大學(xué)提供。選取健康和長勢相似的HE和NHE莖段，從頂端往下8 cm處剪斷，去掉下部4 cm左右的葉片，在緊靠葉片處用2 cm過濾棉裹緊，插入自來水中培養(yǎng)兩周，待根長至1 cm左右，換置1/4東南景天營養(yǎng)液培養(yǎng)一周，繼續(xù)發(fā)根，之后換置1/2東南景天營養(yǎng)液培養(yǎng)，待根長至5 cm左右時進行Cd和伯克氏菌D54處理。整個試驗在人工氣候室中進行，溫度為26℃、濕度為80%，光照為16 h，24 h通氣。

1.1.2 伯克氏菌液的制備

參考Guo等[6]伯克氏菌D54（Burkholderia sp.D54）的培養(yǎng)方法，簡單描述如下：在無菌操作臺上按照1∶100的比例接種伯克氏菌原液（由農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所提供）到滅菌后的6號液體培養(yǎng)基中（6號培養(yǎng)基組成：甘露醇10 g、（NH4）2SO42 g、蛋白胨2 g、K2HPO40.5 g、MgSO4·7H2O 0.05 g、MnSO4·H2O 0.1 g、FeSO4·7H2O 0.05 g、酵母粉0.1 g、超純水1 L），然后在28℃、180 r·min-1搖床里培養(yǎng)3 d，在25℃條件下離心10 min（10 000 r·min-1）。去掉上清液，再用滅菌水重新懸浮菌體，重復(fù)2次，最后按原體積加入滅菌水，得到新培養(yǎng)的伯克氏菌原液，然后再按照1%（V∶V）的比例加到培養(yǎng)液中，即為1%伯克氏菌處理液（1%菌），菌體密度約為1×106CFU·mL-1，菌液中活菌數(shù)量滿足接種實驗要求。

1.2 試驗處理及樣品采集

選取生長良好和長勢相似的HE和NHE移入1 L的1/2東南景天營養(yǎng)液中，并進行相應(yīng)的Cd和伯克氏菌D54處理，設(shè)置5個處理，分別為：CK，10 μmol·L-1Cd，10 μmol·L-1Cd＋1%菌，100 μmol·L-1Cd，100 μmol·L-1Cd＋1%菌，每個處理設(shè)置8個重復(fù)。由于NHE不耐Cd，在100 μmol·L-1Cd處理下會死亡，NHE缺少100 μmol·L-1Cd和100 μmol·L-1Cd＋1%菌兩個處理。每周換2次培養(yǎng)液，連續(xù)培養(yǎng)3周，其中前2周均進行接種處理。在處理2周后進行Cd2+流速測定。處理3周后，將HE和NHE分為根、莖、葉三部分，根部先用20 mmol·L-1Na2-EDTA交換20 min，再分別用自來水和超純水沖洗，莖和葉直接用自來水和超純水沖洗，105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，粉碎后用于Cd和其他礦質(zhì)元素的測定。

1.3 Cd2+流速測定

首先將根系放在與培養(yǎng)液Cd濃度相同的測試液中（10 μmol·L-1或，50 mmol·L-1CaCl2，pH 5.5）浸泡10 min，然后利用非損傷微測系統(tǒng)（BIO001A；Younger USA，LLC，MA，USA）對根系的Cd2+流速進行實時監(jiān)測。具體測量參考Sun等[14]方法，分別測定與根尖距離為0、200、300、500 μm的Cd2+流速（圖1），每個處理測定8個重復(fù)的根系，負值代表Cd2+內(nèi)流，正值則代表Cd2+外流。

1.4 Cd及其他礦質(zhì)元素的測定

分別稱取根、莖、葉烘干樣品0.100 0 g，放入消煮管中，用綠茶成分分析標準物質(zhì)設(shè)置標準品（GBW10052（GSB-30），地球物理地球化學(xué)勘查研究所，2010），并設(shè)置空白，加入微電子級濃硝酸10 mL，在智能電熱消解儀消煮（ED54，LabTech，中國），具體流程為：80℃煮1.5 h，120℃煮1.5 h，150℃煮2 h，175℃趕酸至消煮液體積小于1 mL，用1%硝酸溶液轉(zhuǎn)移定容至50 mL容量瓶中，定量濾紙過濾后用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定Cd、Fe、Mg、Mn、Zn等元素含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均用SPSS 17.0進行分析，多重比較采用Duncan法，并利用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

圖1 根尖Cd2+流速的測定部位Figure 1 Measuring position of Cd2+flux in root tip

2.1 HE和NHE根、莖、葉中Cd的含量

如圖2所示，Cd處理后HE和NHE的東南景天根、莖、葉中Cd含量顯著增加。HE莖、葉中的Cd含量均顯著高于NHE，HE葉片的Cd含量顯著高于根和莖，而NHE正好相反，葉的Cd含量顯著低于根和莖。伯克氏菌D54處理顯著降低了HE和NHE莖、葉中Cd的含量，以及NHE根中Cd的含量。對于HE，100 μmol·L-1Cd處理下，各器官Cd含量均顯著高于10 μmol·L-1Cd處理。

2.2 HE和NHE根系Cd2+流速

如圖3所示，在10 μmol·L-1Cd處理下，在距根尖0、200、300、500 μm處HE的Cd2+內(nèi)流速率均高于NHE。伯克氏菌處理顯著降低了HE和NHE在距根尖0、200、300 μm處的Cd2+內(nèi)流速率。對于HE，100 μmol·L-1Cd處理下根部的Cd2+內(nèi)流速率均顯著大于10 μmol·L-1Cd處理。另外，HE和NHE均在距根尖200 μm處內(nèi)流速率最大。

2.3 HE和NHE的Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)

如圖4所示，在所有處理中，HE莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)均顯著大于NHE。HE葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著高于莖/根，NHE則相反，葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著低于莖/根。與10 μmol·L-1Cd處理相比，100 μmol·L-1Cd處理后HE莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著降低。在兩個Cd處理濃度下，伯克氏菌處理降低了HE和NHE莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)，除100 μmol·L-1Cd處理下莖/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)外，HE莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)均達到顯著水平。

2.4 HE和NHE根、莖、葉中Fe、Mg、Mn、Zn的含量

如圖5所示，在所有處理條件下，HE和NHE根中的Fe、Mn含量顯著高于莖和葉，莖中Mg的含量顯著高于根和葉（除NHE在對照條件下外）。不同的是，HE莖葉中Zn含量顯著高于NHE，且HE莖的Zn含量最高，而NHE根的Zn含量最高。

Cd處理不同程度地增加了HE和NHE根、莖、葉中Fe和Zn（除HE的根外）的含量以及莖中Mg的含量，Cd處理還顯著增加了HE葉和NHE根中Mg的含量。不同的是，Cd處理顯著降低了HE根、莖、葉中Mn的含量，卻顯著增加了NHE根和莖中Mn的含量，對NHE葉中Mn含量無顯著影響。

除不同程度增加了HE根中Fe、Zn含量外，伯克氏菌D54均不同程度地降低了HE和NHE根、莖、葉中Fe、Mg、Mn和Zn的含量。

圖2 HE和NHE根、莖、葉Cd含量Figure 2 The Cd content of root，stem and leaf in HE and NHE

3 討論

3.1 接種伯克氏菌D54對HE和NHE吸收、轉(zhuǎn)運和富集Cd的影響

許多研究表明，在相同Cd濃度處理下，HE莖、葉中Cd含量顯著高于NHE，且HE葉/根和莖/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著高于NHE[2，25-26]。本研究也發(fā)現(xiàn)相同的結(jié)果，10 μmol·L-1Cd處理下，HE莖、葉中Cd含量顯著高于NHE，且HE莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)均顯著大于NHE（圖2和圖4）。這說明HE對Cd的富集能力要顯著高于NHE，且HE從根轉(zhuǎn)運Cd到莖和葉的能力要顯著高于NHE。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)，HE葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著高于莖/根，而NHE葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)要顯著低于莖/根，說明HE從莖轉(zhuǎn)運Cd到葉的能力顯著高于NHE。與10 μmol·L-1Cd處理相比，100 μmol·L-1Cd處理下HE葉/根和莖/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著降低，說明隨著Cd處理濃度的增加，HE將Cd從根轉(zhuǎn)運至地上部的比例降低[27]。

圖3 HE和NHE根尖Cd2+流速Figure 3 The Cd2+flux of root tip in HE and NHE

圖4 HE和NHE的Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)Figure 4 The transfer factor of Cd in HE and NHE

圖5 HE和NHE根、莖、葉中Fe、Mg、Mn、Zn的含量Figure 5 The Fe，Mg，Mn and Zn content of root，stem and leaf in HE and NHE

HE莖、葉對Cd的超富集能力可能源于HE根對Cd的強吸收能力。Sun等[14]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)10 μmol·L-1CdCl2處理2 h后，HE的Cd2+內(nèi)流速率顯著高于NHE。本研究也發(fā)現(xiàn)，10 μmol·L-1Cd處理后HE根尖不同部位Cd2+內(nèi)流速率顯著高于NHE（圖3）。這進一步表明，HE各器官對Cd的超富集能力與根部對Cd的強吸收能力密切相關(guān)。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)100 μmol·L-1Cd處理下HE根尖各部位Cd2+內(nèi)流速率均顯著大于10 μmol·L-1Cd處理（圖3）。這說明隨著Cd處理濃度的增加，根系對Cd2+的吸收速率也增加，進而導(dǎo)致HE各器官中Cd富集量顯著增加（圖2）。

伯克氏菌D54是本研究團隊從廣東大寶山Cd污染土壤中分離獲得的，它能產(chǎn)生生長素、ACC脫氨酶、鐵載體及溶解無機磷，并通過與植物的相互作用提高植物對重金屬的耐性[6]。同時，本研究團隊發(fā)現(xiàn)土培盆栽條件下，伯克氏菌D54能顯著增加HE根部和地上部的Cd含量[6]，但在水培條件下卻顯著降低了番茄莖部Cd含量[11]。陸仲煙[12]利用水培方法在水稻上也得出相似的結(jié)果，伯克氏菌D54降低了水稻地上部Cd含量和根部向地上部的轉(zhuǎn)移系數(shù)。本研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，伯克氏菌D54處理顯著降低了HE和NHE莖、葉中Cd的含量，以及莖/根、葉/根Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)。這表明伯克氏菌D54在水培條件下能降低HE和NHE地上部對Cd的富集，同時降低了Cd從根部轉(zhuǎn)移至地上部的比例。Dourado等[13]也得出相同的結(jié)論，耐Cd伯克氏菌SCMS54不僅促進了番茄生長，而且能降低根部對Cd的吸收，提高其耐性。但Li等[4]研究卻發(fā)現(xiàn)水培條件下，從東南景天根部分離的伯克氏菌（Burkholderia cepacia）能夠降低根部Cd含量、增加地上部的Cd含量，提高根部向地上部轉(zhuǎn)移Cd的能力。這說明由于培養(yǎng)條件以及伯克氏菌種類的差別，伯克氏菌對不同植物吸收、轉(zhuǎn)移和富集Cd的影響也不相同。本研究還發(fā)現(xiàn)，伯克氏菌D54處理顯著降低了HE和NHE在距根尖0、200、300 μm處的Cd2+內(nèi)流速率。這進一步表明，伯克氏菌D54能減小HE和NHE根系對Cd2+的吸收速率，從而減少HE和NHE地上部對Cd的富集。

3.2 接種伯克氏菌D54和Cd處理對HE和NHE植株Zn、Mg、Fe、Mn含量的影響

Cd是植物生長的非必需元素，可以通過Zn2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等離子通道或者離子載體進入植物體內(nèi)，同時Cd也影響這些礦質(zhì)元素的吸收，并且因植物種類和Cd處理濃度時間的不同，表現(xiàn)出復(fù)雜的效應(yīng)[16]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cd處理增加了HE和NHE根、莖、葉中Fe和Zn的含量（除HE的根外）。前人研究也發(fā)現(xiàn)，Cd處理能顯著增加HE根、莖、葉中Fe的含量[17]，同時也能增加莖、葉中Zn的含量[17，27]。Zhou等[17]發(fā)現(xiàn)，Cd脅迫下HE葉片中Fe含量的增加有助于葉綠素含量的增加，而Zn含量的增加則表明Cd和Zn在東南景天植物中具有協(xié)同吸收和轉(zhuǎn)運的作用。這一結(jié)論在本研究中得到了進一步證實。

本研究還發(fā)現(xiàn)，Cd處理增加了HE和NHE莖中Mg的含量以及HE葉中Mg的含量，但對NHE葉中Mg的含量沒有顯著影響（圖5）。Mg是葉綠素合成的重要金屬元素，這說明Cd處理能促進Mg在HE莖中富集，并能將Mg轉(zhuǎn)運至葉片中促進葉綠素更多的合成，從而促進HE光合作用的進行；而Cd僅促進了Mg在NHE莖中的富集，并不能促進更多的Mg轉(zhuǎn)移至葉片。Zhou等[17]發(fā)現(xiàn)Cd的增加沒有對HE各器官中Mg的含量有顯著影響，但萬雪琴等[18]發(fā)現(xiàn)Cd脅迫增加了三種楊樹葉片中Mg的含量。這說明Cd脅迫對植物Mg含量的影響可能與植物品種以及Cd處理濃度等因素有關(guān)，其機理還有待進一步研究[28]。

兩種東南景天不同部位Mn含量表現(xiàn)出明顯的不同，Cd處理顯著降低了HE根、莖、葉中Mn的含量，卻顯著增加了NHE根和莖中Mn的含量，對葉中Mn的含量則無顯著影響（圖5）。這可能與Cd和Mn的競爭吸收有關(guān)，HE因?qū)d的強吸收和富集作用，導(dǎo)致Mn在植株中的積累降低。相似的結(jié)果也在楊樹[18]、籽粒莧[19]、柳樹[20]、大白菜[21]等植物上得到了驗證。而NHE在Cd處理后根和莖中Mn含量顯著增加，一方面可能與NHE吸收和富集Cd的能力較弱有關(guān)，另一方面可能與植物品種及Cd處理濃度有關(guān)。郭智等[22]發(fā)現(xiàn)低濃度Cd促進了龍葵莖和葉Mn含量增加，而高濃度Cd處理下莖葉Mn含量又下降；李君等[23]則發(fā)現(xiàn)低濃度Cd抑制蓖麻根、莖、葉中Mn含量的增加，而高濃度Cd處理促進了蓖麻對Mn的吸收和富集。

HE莖葉中Zn含量顯著高于NHE，且HE莖中Zn含量最高，而NHE根中Zn含量最高（圖5）。這說明HE在超富集Cd的同時，對Zn的吸收和富集能力也強于NHE，同時HE從根轉(zhuǎn)運Zn至地上部的能力也強于NHE。這可能與HE是Cd/Zn的超富集植物，同時Cd和Zn是同族元素，具有相似的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。HE在Cd和Zn的分配上有差異，Cd在葉片中富集最高，而Zn在莖中最高，揭示Cd與Zn在HE中積累和運輸機制不同。盧玲麗[29]也得出相同的結(jié)論。

前人的研究顯示，Cd與Zn2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等離子具有相同的轉(zhuǎn)運通道或載體[16]。前面的討論也證實Cd處理下隨著兩種東南景天組織中Cd含量的增加，F(xiàn)e、Mg、Zn和Mn（除HE）的含量也顯著增加。本研究的結(jié)果顯示，接種伯克氏菌D54不僅顯著降低HE和NHE莖、葉中Cd的含量以及根尖對Cd2+的吸收速率，而且也不同程度地降低了Fe、Mg、Mn和Zn的含量（圖5）。由此我們推測，接種伯克氏菌D54可能抑制了Cd、Fe、Mg、Zn和Mn相同的轉(zhuǎn)運通道或者載體，進而在減少Cd吸收和富集的同時，也減少了對Fe、Mg、Zn和Mn的富集。

4 結(jié)論

HE對Cd的轉(zhuǎn)運和富集能力顯著高于NHE，且HE對Cd超富集能力與根部對Cd的強吸收能力密切相關(guān)。Cd處理促進了HE和NHE對Fe、Zn和Mg的富集，抑制了HE對Mn的富集和促進了NHE對Mn的富集。接種伯克氏菌D54在減少HE和NHE對Cd吸收和富集的同時，也導(dǎo)致了Fe、Mg、Mn和Zn富集的減少。該研究不僅豐富了接種伯克氏菌影響東南景天吸收和富集Cd的機制，而且證實試驗條件的不同會改變伯克氏菌對東南景天的作用效果。

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The effect of inoculating Burkholderia sp.D54 on cadmium uptake and accumulation in Sedum alfredii Hance

ZHANG Ya-jing1,3,MA Cheng-cang1,GUO Jun-kang2,HAN Lei3,FENG Ren-wei3,FENG Xue-min3,CAO Yun-qing3,4,WANG Rui-gang3*（1.College of Life Science,Tianjin Normal University,Tianjin 300387,China;2.School of Environmental Science and Engineering,Shaanxi University of Science&Technology,Xi′an 710021,China;3.Agro-Environmental Protection Institute,Ministry of Agriculture,Tianjin 300191,China;4.College of Agronomy&Resources and Environment,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China）

A water culture experiment was carried out to investigate the effect of inoculating Burkholderia sp.D54 on Cd,Zn,Fe,Mg and Mn content in different organ,Cd2+dynamic absorption of root tips,and Cd transfer factor（TF）in hyperaccumulating ecotype of Sedum alfredii（HE）and non hyperaccumulating ecotype ofSedum alfredii（NHE）using a non-invasive micro-test technique etc.Results showed that the Cd and Zn contents in the stems and leaves,the Cd TF of stem/root and leaf/root,the Cd2+influx rate in different locations of roots in HE were significantly higher than those in NHE.The addition of Cd increased the content of Fe and Zn in roots,stems and leaves of HE and NHE,as well as the content of Mg in the stems of HE and NHE.In addition,the addition of Cd significantly reduced the content of Mn in the roots,stems and leaves of HE,but significantly increased the content of Mn in roots and stems of NHE.InoculatingBurkholderiasp.D54 significantly reduced the content of Cd,Fe,Mg,Mn and Zn in the stems and leaves,the Cd TF of stem/root and leaf/root,the Cd2+influx ratein different locations of roots in HE and NHE.This indicated that the ability of HE to transport and accumulate Cd was significantly higher than that of NHE,which was closely related to the stronger ability to absorb Cd in the roots of HE.The addition of Cd promoted the accumulation of Fe,Mg and Zn in HE and NHE.However,the addition of Cd inhibited the Mn accumulation in HE but enhanced that in NHE, which may be related to Cd and Mn competition in HE.Inoculating Burkholderia sp.D54 reduced the uptake and accumulation of Cd,Fe, Mg,Mn and Zn.

Sedum alfrediiHance;cadmium;Burkholderiasp.;uptake;accumulation

X171.5

A

1672-2043（2017）03-0449-09

10.11654/jaes.2016-1280

張亞經(jīng)，馬成倉，郭軍康，等.接種伯克氏菌D54對東南景天吸收富集Cd的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2017,36（3）：449-457.

ZHANG Ya-jing,MA Cheng-cang,GUO Jun-kang,et al.The effect of inoculating Burkholderia sp.D54 on cadmium uptake and accumulation in Sedum alfredii Hance[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（3）：449-457.

2016-10-08

張亞經(jīng)（1990—），女，山西文水人，碩士研究生，主要從事重金屬污染防治研究。E-mail：1109514644@qq.com

*通信作者：王瑞剛E-mail：3761520835@sina.com

國家自然科學(xué)基金項目（41541026，41373128）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41541026，41373128）