王 濤， 張海利， 鄒路易， 郁紅艷， 黃振興，2， 滕 躍，①

(1. 江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院 江蘇省厭氧生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 無(wú)錫 214122；2. 江蘇省水處理技術(shù)與材料協(xié)同創(chuàng)新中心， 江蘇 蘇州 215009)

隨著國(guó)內(nèi)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量重金屬被排放到土壤中，造成土壤污染。根據(jù)2014年環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部發(fā)布的全國(guó)土壤污染狀況數(shù)據(jù)，土壤的無(wú)機(jī)污染物中鎘(Cd)污染最為嚴(yán)重[1]，并且，土壤中的Cd具有毒性大和難降解等特點(diǎn)，不僅能破壞土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，而且可通過(guò)食物鏈的累積作用威脅人類身體健康，因此，對(duì)Cd污染土壤進(jìn)行修復(fù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。利用植物尤其是重金屬超積累植物吸收土壤中的重金屬元素以修復(fù)重金屬污染土壤是目前學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，該方法具有投資少、操作方便和無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。然而，許多重金屬超積累植物的生物量較小，生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，且對(duì)難溶態(tài)重金屬元素吸收困難，因此，很難利用重金屬超積累植物廣泛進(jìn)行重金屬污染土壤修復(fù)[2]。相關(guān)研究結(jié)果[3-4]表明：部分微生物不但具有抵抗重金屬污染的能力，而且能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高植物對(duì)土壤中重金屬元素的富集能力，因此，篩選有效菌株增強(qiáng)植物對(duì)土壤中重金屬元素的積累能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

芥菜〔Brassicajuncea(Linn.) Czern.〕隸屬于十字花科(Brassicaceae)蕓苔屬(BrassicaLinn.)，為一年生草本植物，具有很強(qiáng)的Cd富集能力[5]。聚多曲霉菌〔Aspergillussydowii(Bain. et Sart.) Thom et Church〕隸屬于曲霉屬(AspergillusMich. ex Link： Fr.)，來(lái)源廣泛，易培養(yǎng)，對(duì)Cd抗性較強(qiáng)，并能夠提高土壤中重金屬元素的生物有效性[6]。Khan等[7]認(rèn)為，具有一定重金屬抗性的曲霉屬真菌具有強(qiáng)化植物修復(fù)重金屬污染土壤的潛能，但關(guān)于該屬真菌的實(shí)際應(yīng)用情況尚未明確。

作者從污染土壤中篩選出具有一定Cd抗性的聚多曲霉菌菌株DJ515-2，對(duì)1 mmol·L-1Cd脅迫下接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液)和對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液)芥菜種子萌發(fā)狀況進(jìn)行了比較分析，并采用盆栽法對(duì)不同水平Cd污染土壤中接菌組和對(duì)照組芥菜單株地上部和地下部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量、地上部和地下部的Cd含量、單株Cd吸收量及根際土壤有效態(tài)Cd含量進(jìn)行了比較研究，以期明確聚多曲霉菌對(duì)芥菜種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響，并探究其對(duì)芥菜修復(fù)Cd污染土壤的促進(jìn)效果，為超積累植物-微生物聯(lián)合修復(fù)Cd污染土壤的實(shí)踐應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試芥菜種子購(gòu)自江蘇省花中之王銷售基地，將芥菜種子先用無(wú)水乙醇和體積分?jǐn)?shù)30%H2O2的等體積混合液滅菌15 min，再用無(wú)菌水沖洗干凈后備用；供試聚多曲霉菌菌株分離自山東省臨沂市某化工廠附近以Cd污染為主的土壤；供試土壤為江蘇省無(wú)錫市濱湖區(qū)太湖岸邊0～20 cm的表層土壤，風(fēng)干后研磨，過(guò)孔徑2 mm篩，混勻。土壤中的有機(jī)質(zhì)含量為13.8 g·kg-1，全氮含量為0.1 g·kg-1，有效磷含量為56.5 mg·kg-1，速效鉀含量為99.0 mg·kg-1，陽(yáng)離子交換量為21.3 cmol·kg-1，Cd含量為0.2 mg·kg-1，pH 6.73。

1.2 方法

1.2.1 供試菌株和菌懸液的制備 稱取1 g以Cd污染為主的土壤，加入9 mL無(wú)菌水，振蕩20 min；取1 mL懸浮液，采用10倍梯度稀釋法進(jìn)行逐級(jí)稀釋；量取稀釋1 000、10 000和100 000倍的稀釋液各200 μL，分別涂布在含質(zhì)量濃度30 mg·L-1Cd的PDA固體培養(yǎng)基上，置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。選取優(yōu)勢(shì)單菌落，逐步提高PDA固體培養(yǎng)基的Cd質(zhì)量濃度，分離并純化獲得具有較強(qiáng)Cd抗性的菌株(最小抑菌Cd質(zhì)量濃度為1 500 mg·L-1)。經(jīng)ITS序列測(cè)序和分析，該菌株為聚多曲霉菌，命名為DJ515-2，GenBank登錄號(hào)MF359934。

將DJ515-2接種到PDA液體培養(yǎng)基中，置于28 ℃恒溫氣浴搖床上150 r·min-1振蕩培養(yǎng)24 h；于4 ℃條件下8 000 r·min-1離心15 min；沉淀用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.9% NaCl溶液清洗3次，重懸于無(wú)菌水中，制成濃度為1.0×108CFU·mL-1的菌懸液。

1.2.2 種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn) 將供試種子平均分成2組，一組用濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液浸泡4 h，作為接菌組種子；另一組用超純水浸泡4 h，作為對(duì)照組種子。取接菌組種子30粒，平均放入3個(gè)鋪有無(wú)菌濾紙的滅菌培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿加入濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液5 mL；取對(duì)照組種子30粒，平均放入3個(gè)鋪有無(wú)菌濾紙的滅菌培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿加入超純水5 mL。接菌組和對(duì)照組的培養(yǎng)皿均噴灑1 mmol·L-1CdSO4溶液5 mL，置于28 ℃條件下暗培養(yǎng)7 d，觀察種子發(fā)芽狀況(以胚芽露出種皮作為判斷種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn))，根據(jù)公式“種子發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%”計(jì)算種子發(fā)芽率；同時(shí)，用游標(biāo)卡尺(精度0.01 cm)測(cè)量根長(zhǎng)和莖長(zhǎng)，其中，根長(zhǎng)為胚根到胚軸的長(zhǎng)度，莖長(zhǎng)為胚軸到胚芽的長(zhǎng)度。根據(jù)公式“種子活力指數(shù)=種子發(fā)芽率×(根長(zhǎng)+莖長(zhǎng))”[8]計(jì)算種子活力指數(shù)。

1.2.3 盆栽實(shí)驗(yàn) 于2017年4月1日，在江南大學(xué)溫室花房進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。取一定量CdCl2固體粉末，倒入供試土壤中，加水并攪拌混勻，使土壤的Cd質(zhì)量濃度分別為0、28、56和112 mg·kg-1；3周后于121 ℃條件下高溫滅菌20 min，冷卻后裝盆，每盆裝入模擬Cd污染土壤1.5 kg。將供試種子平均分成2組，一組用濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液浸泡4 h，作為接菌組種子；另一組用超純水浸泡4 h，作為對(duì)照組種子。采用直播方式進(jìn)行播種，每組播種6盆，每盆10粒種子，各3個(gè)重復(fù)。種子發(fā)芽1周后進(jìn)行間苗，每盆保留長(zhǎng)勢(shì)良好的幼苗5株；植株長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)定后，接菌組每盆加入濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液5 mL，對(duì)照組每盆加入超純水5 mL。實(shí)驗(yàn)期間，保持自然通風(fēng)，光照充足，每天早晚各澆超純水1次。

1.2.4 植物樣品采集及指標(biāo)測(cè)定 培養(yǎng)3周后，沿土壤表面剪下樣株，將樣株分成地上部和地下部2個(gè)部分，并將同一盆的樣品放在一起。樣品用蒸餾水洗凈后，用吸水紙吸干表面水分，使用精度0.000 1 g的電子天平分別稱量每盆植株地上部和地下部的總鮮質(zhì)量；置于105 ℃烘箱內(nèi)殺青0.5 h，并于65 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量，分別稱量每盆植株地上部和地下部的總干質(zhì)量。根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算接菌組和對(duì)照組單株地上部和地下部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量。

將烘干的地上部和地下部樣品粉碎，各取0.2 g樣品，加入V(硝酸)∶V(高氯酸)=4∶1的混合溶液，使用Multiwave PRO高通量微波消解儀(奧地利Anton Paar公司)進(jìn)行微波消解；使用AA-7000火焰原子吸收分光光度計(jì)(日本Shimadzu公司)分別測(cè)定地上部和地下部的Cd含量。根據(jù)公式“單株Cd吸收量=(地上部Cd含量×單株地上部干質(zhì)量)+(地下部Cd含量×單株地下部干質(zhì)量)”計(jì)算單株Cd吸收量。

1.2.5 根際土壤有效態(tài)Cd含量測(cè)定 在植株取樣后，挖取植株根際周?chē)耐寥?，自然風(fēng)干后，過(guò)60目尼龍篩，按照固液比1∶10的比例加入0.1 mol·L-1HCl溶液；使用AA-7000火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定根際土壤有效態(tài)Cd含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

采用EXCEL 2007軟件計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，采用Origin 8軟件作圖，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行LSD單因素方差分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 聚多曲霉菌對(duì)Cd脅迫下芥菜種子萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表1)表明：在相同Cd脅迫條件下，接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液)芥菜種子發(fā)芽率、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)和種子活力指數(shù)均高于對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液)，分別較對(duì)照組升高了20.0%、52.4%、56.3%和83.7%，但與對(duì)照組間的差異均不顯著，說(shuō)明聚多曲霉菌對(duì)Cd脅迫下芥菜種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用，但其促進(jìn)作用并不顯著。

處理組2)Treatment group2)種子發(fā)芽率/%Seed germination rate根長(zhǎng)/cmRoot length莖長(zhǎng)/cmStem length種子活力指數(shù)Seed vigor indexCK50.0±10.0a0.82±0.29a0.16±0.05a49.00±22.59aT60.0±10.0a1.25±0.81a0.25±0.08a90.00±54.99a

1)同列中不同的小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

2)CK： 對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液) The control group (not inoculating DJ515-2 fungal suspension)； T： 接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液) Inoculation group (inoculating DJ515-2 fungal suspension with concentration of 1.0×108CFU·mL-1).

2.2 聚多曲霉菌對(duì)Cd脅迫下芥菜單株質(zhì)量的影響

聚多曲霉菌對(duì)不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下芥菜單株質(zhì)量的影響見(jiàn)圖1。

2.2.1 對(duì)單株地上部鮮質(zhì)量的影響 由圖1可以看出：0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液)芥菜的單株地上部鮮質(zhì)量均高于對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液)，分別較對(duì)照組升高了125.4%、121.9%、40.8%和14.2%，其中，0和28 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株地上部鮮質(zhì)量顯著 (P<0.05)高于對(duì)照組。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的單株地上部鮮質(zhì)量總體上逐漸降低；并且，在0和28 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組和接菌組的單株地上部鮮質(zhì)量總體上顯著高于56和112 mg·kg-1Cd脅迫。

： 對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液) The control group (not inoculating DJ515-2 fungal suspension)； ： 接菌組(接種濃度為1.0×108 CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液) Inoculation group (inoculating DJ515-2 fungal suspension with concentration of 1.0×108 CFU·mL-1). 不同大寫(xiě)字母表示在相同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組和對(duì)照組間同一指標(biāo)差異顯著(P<0.05) Different capitals indicate the significant difference in the same index between inoculation group and the control group under the same mass concentration of Cd stress (P<0.05)； 不同小寫(xiě)字母表示在不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組或?qū)φ战M的同一指標(biāo)差異顯著(P<0.05) Different lowercases indicate the significant difference in the same index in inoculation group or the control group under different mass concentrations of Cd stress (P<0.05).圖1 聚多曲霉菌對(duì)不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下芥菜單株質(zhì)量的影響Fig. 1 Effect of Aspergillus sydowii (Bain. et Sart.) Thom et Church on weight per plant of Brassica juncea (Linn.) Czern. under different mass concentrations of Cd stress

2.2.2 對(duì)單株地下部鮮質(zhì)量的影響 由圖1還可以看出：0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組芥菜的單株地下部鮮質(zhì)量均高于對(duì)照組，分別較對(duì)照組升高了25.1%、54.2%、11.7%和62.4%，其中，0、28和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株地下部鮮質(zhì)量顯著高于對(duì)照組。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組的單株地下部鮮質(zhì)量波動(dòng)變化，接菌組的單株地下部鮮質(zhì)量在0～28 mg·kg-1Cd脅迫下升高、在28～112 mg·kg-1Cd脅迫下降低，并在28 mg·kg-1Cd脅迫下達(dá)到最高值，其中，在0、28和56 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組和接菌組的單株地下部鮮質(zhì)量差異不顯著，但顯著高于112 mg·kg-1Cd脅迫。

2.2.3 對(duì)單株地上部干質(zhì)量的影響 由圖1還可以看出：0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組芥菜的單株地上部干質(zhì)量均高于對(duì)照組，分別較對(duì)照組升高了133.6%、114.9%、39.0%和6.7%，其中，0、28和56 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株地上部干質(zhì)量顯著高于對(duì)照組。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的單株地上部干質(zhì)量總體上逐漸降低，其中，0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組的單株地上部干質(zhì)量差異不顯著，而0和28 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株地上部干質(zhì)量則顯著高于56和112 mg·kg-1Cd脅迫。

2.2.4 對(duì)單株地下部干質(zhì)量的影響 由圖1還可以看出：0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組芥菜的單株地下部干質(zhì)量均高于對(duì)照組，分別較對(duì)照組升高了51.7%、82.4%、31.3%和21.4%，其中，0和28 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株地下部干質(zhì)量顯著高于對(duì)照組。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的單株地下部干質(zhì)量均逐漸降低，其中，28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組和接菌組的單株地下部干質(zhì)量總體上差異不顯著，但顯著低于0 mg·kg-1Cd脅迫。

2.3 聚多曲霉菌對(duì)Cd脅迫下芥菜Cd含量的影響

聚多曲霉對(duì)不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下芥菜Cd含量的影響見(jiàn)圖2。

2.3.1 對(duì)地上部Cd含量的影響 由圖2可以看出：0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液)芥菜的地上部Cd含量均高于對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液)，分別較對(duì)照組升高了33.7%、4.3%、19.5%和35.7%，其中，不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組和對(duì)照組的地上部Cd含量差異均不顯著。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的地上部Cd含量均逐漸升高；并且，0和28 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組和接菌組的地上部Cd含量差異顯著(P<0.05)，并顯著低于56和112 mg·kg-1Cd脅迫。

： 對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液) The control group (not inoculating DJ515-2 fungal suspension)； ： 接菌組(接種濃度為1.0×108 CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液) Inoculation group (inoculating DJ515-2 fungal suspension with concentration of 1.0×108 CFU·mL-1). 不同大寫(xiě)字母表示在相同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組和對(duì)照組間同一指標(biāo)差異顯著(P<0.05) Different capitals indicate the significant difference in the same index between inoculation group and the control group under the same mass concentration of Cd stress (P<0.05)； 不同小寫(xiě)字母表示在不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組或?qū)φ战M的同一指標(biāo)差異顯著(P<0.05) Different lowercases indicate the significant difference in the same index in inoculation group or the control group under different mass concentrations of Cd stress (P<0.05).圖2 聚多曲霉菌對(duì)不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下芥菜Cd含量的影響Fig. 2 Effect of Aspergillus sydowii (Bain. et Sart.) Thom et Church on Cd content in Brassica juncea (Linn.) Czern. under different mass concentrations of Cd stress

2.3.2 對(duì)地下部Cd含量的影響 由圖2還可以看出：0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組芥菜的地下部Cd含量均高于對(duì)照組，分別較對(duì)照組升高了29.2%、49.8%、55.8%和30.6%，其中，28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的地下部Cd含量顯著高于對(duì)照組。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的地下部Cd含量總體上逐漸升高；并且，0、28和56 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組和接菌組的地下部Cd含量差異不顯著，但顯著低于112 mg·kg-1Cd脅迫。

2.4 聚多曲霉菌對(duì)Cd脅迫下芥菜單株Cd吸收量的影響

聚多曲霉對(duì)不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下芥菜單株Cd吸收量的影響見(jiàn)圖3。由圖3可以看出：0、28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液)芥菜的單株Cd吸收量均高于對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液)，分別較對(duì)照組升高了121.8%、107.8%、45.2%和84.7%；0和28 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株Cd吸收量顯著(P<0.05)高于對(duì)照組，而56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株Cd吸收量略高于對(duì)照組。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的單株Cd吸收量總體上呈逐漸升高的趨勢(shì)；并且，56和112 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組的單株Cd吸收量顯著高于0 mg·kg-1Cd脅迫，28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株Cd吸收量顯著高于0 mg·kg-1Cd脅迫。

： 對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液) The control group (not inoculating DJ515-2 fungal suspension)； ： 接菌組(接種濃度為1.0×108 CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液) Inoculation group (inoculating DJ515-2 fungal suspension with concentration of 1.0×108 CFU·mL-1). 不同大寫(xiě)字母表示在相同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組和對(duì)照組間單株Cd吸收量差異顯著(P<0.05) Different capitals indicate the significant difference in Cd uptake per plant between inoculation group and the control group under the same mass concentration of Cd stress (P<0.05)； 不同小寫(xiě)字母表示在不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組或?qū)φ战M的單株Cd吸收量差異顯著(P<0.05) Different lowercases indicate the significant difference in Cd uptake per plant in inoculation group or the control group under different mass concentrations of Cd stress (P<0.05).圖3 聚多曲霉菌對(duì)不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下芥菜單株Cd吸收量的影響Fig. 3 Effect of Aspergillus sydowii (Bain. et Sart.) Thom et Church on Cd uptake per plant of Brassica juncea (Linn.) Czern. under different mass concentrations of Cd stress

2.5 聚多曲霉菌對(duì)Cd脅迫下芥菜根際土壤有效態(tài)Cd含量的影響

由于0 mg·kg-1Cd脅迫下根際土壤中的有效態(tài)Cd幾乎完全被芥菜吸收，導(dǎo)致芥菜根際土壤的有效態(tài)Cd含量極低(接近0 mg·kg-1)，因此，僅對(duì)28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液)和對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液)芥菜根際土壤的有效態(tài)Cd含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可以看出：28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組芥菜根際土壤的有效態(tài)Cd含量均高于對(duì)照組，分別較對(duì)照組升高了36.3%、26.7%和4.3%，其中，28 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的根際土壤有效態(tài)Cd含量顯著(P<0.05)高于對(duì)照組，而56和112 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組和接菌組的根際土壤有效態(tài)Cd含量差異不顯著。隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的根際土壤有效態(tài)Cd含量逐漸升高；并且，28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下對(duì)照組和接菌組的根際土壤有效態(tài)Cd含量差異顯著。

： 對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液) The control group (not inoculating DJ515-2 fungal suspension)； ： 接菌組(接種濃度為1.0×108 CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液) Inoculation group (inoculating DJ515-2 fungal suspension with concentration of 1.0×108 CFU·mL-1). 不同大寫(xiě)字母表示在相同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組和對(duì)照組間根際土壤有效態(tài)Cd含量差異顯著(P<0.05) Different capitals indicate the significant difference in available Cd content in rhizosphere soil between inoculation group and the control group under the same mass concentration of Cd stress (P<0.05)； 不同小寫(xiě)字母表示在不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組或?qū)φ战M的根際土壤有效態(tài)Cd含量差異顯著(P<0.05) Different lowercases indicate the significant difference in available Cd content in rhizosphere soil in inoculation group or the control group under different mass concentrations of Cd stress (P<0.05).圖4 聚多曲霉菌對(duì)不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下芥菜根際土壤有效態(tài)Cd含量的影響Fig. 4 Effect of Aspergillus sydowii (Bain. et Sart.) Thom et Church on available Cd content in rhizosphere soil of Brassica juncea (Linn.) Czern. under different mass concentrations of Cd stress

3 討論和結(jié)論

種子活力指數(shù)能夠綜合反映植物種子的發(fā)芽和生長(zhǎng)狀況，是能夠較全面評(píng)價(jià)植物種子活力的重要指標(biāo)。本研究中，在1 mmol·L-1Cd脅迫下，接菌組(接種濃度為1.0×108CFU·mL-1的DJ515-2菌懸液)芥菜的種子活力指數(shù)較對(duì)照組(未接種DJ515-2菌懸液)升高了83.7%，說(shuō)明聚多曲霉菌菌株DJ515-2能夠提高芥菜種子的生命力，增強(qiáng)其對(duì)復(fù)雜土壤環(huán)境的適應(yīng)能力，利于盆栽期間芥菜的生長(zhǎng)和發(fā)育。通常情況下，重金屬元素對(duì)植物根部的細(xì)胞分裂具有抑制作用，從而阻礙植株根系生長(zhǎng)[9]。真菌能夠分泌一些多胺類物質(zhì)，利于植物根部細(xì)胞分裂，從而促進(jìn)根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)[8]。本研究中，接菌組芥菜的根長(zhǎng)明顯高于對(duì)照組，較對(duì)照組升高了52.4%，這可能是由于聚多曲霉菌菌株DJ515-2能夠分泌一些多胺類化合物，從而促進(jìn)芥菜幼苗根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。

楊榕[10]的研究結(jié)果表明：植物生長(zhǎng)直接影響重金屬污染土壤的修復(fù)效果。與對(duì)照組相比，接菌組芥菜單株地上部和地下部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均不同程度升高，且在0和28 mg·kg-1Cd脅迫下顯著(P<0.05)升高；但是，隨著Cd質(zhì)量濃度的提高，對(duì)照組和接菌組的單株地上部和地下部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量總體上逐漸下降，說(shuō)明聚多曲霉菌菌株DJ515-2對(duì)芥菜生長(zhǎng)有一定影響，且該菌株利于芥菜修復(fù)低濃度(28 mg·kg-1)Cd污染土壤。相關(guān)研究結(jié)果表明：真菌通過(guò)自身產(chǎn)生的吲哚乙酸、鐵載體、溶磷能力和1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸脫氨酶(ACC脫氨酶)等促進(jìn)植物生長(zhǎng)[11]，并且能夠分泌一些特殊物質(zhì)提高植物對(duì)脅迫環(huán)境的抗性[12]，從而確保植物正常生長(zhǎng)，關(guān)于聚多曲霉菌菌株DJ515-2對(duì)芥菜是否也有這種作用尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

目前，關(guān)于曲霉屬真菌在植物修復(fù)重金屬污染土壤中的作用存在很大爭(zhēng)議。Xie等[13]認(rèn)為，曲霉屬真菌能夠?qū)⑼寥乐械闹亟饘僭毓潭?，抑制重金屬元素遷移；而Li等[14]和Liu等[15]認(rèn)為，曲霉屬真菌能夠提高植物體內(nèi)的Cd含量，促進(jìn)植物對(duì)Cd的吸收。本研究中，不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組芥菜地上部和地下部的Cd含量均高于對(duì)照組，并且，28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的地下部Cd含量顯著高于對(duì)照組，說(shuō)明聚多曲霉菌菌株DJ515-2能夠促進(jìn)芥菜對(duì)土壤中Cd的吸收。

單株重金屬元素吸收量是評(píng)價(jià)植物修復(fù)污染土壤效果的重要指標(biāo)[16]。本研究中，不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下接菌組芥菜的單株Cd吸收量均高于對(duì)照組，并且，28 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組的單株Cd吸收量顯著高于對(duì)照組，較對(duì)照組升高了107.8%，明顯高于接種相關(guān)菌株后其他植物單株Cd吸收量的增幅[17-18]，說(shuō)明聚多曲霉菌菌株DJ515-2對(duì)芥菜吸收土壤中的Cd具有明顯的促進(jìn)作用。

一般情況下，重金屬元素通常以不同化學(xué)形態(tài)存在于土壤中，然而重金屬元素只有轉(zhuǎn)化成有效態(tài)才能夠被植物吸收[19]，因此，可利用有效態(tài)重金屬元素含量評(píng)價(jià)重金屬污染土壤的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、生物有效性和毒性，進(jìn)而判定土壤的污染狀況[20]。相關(guān)研究結(jié)果表明：真菌被接種到土壤后，可通過(guò)分泌的有機(jī)酸及自身的代謝活動(dòng)來(lái)提高土壤中重金屬元素的生物有效性[21-22]。本研究中，28、56和112 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組芥菜根際土壤的有效態(tài)Cd含量均高于對(duì)照組，其中，28 mg·kg-1Cd脅迫下接菌組根際土壤有效態(tài)Cd含量顯著高于對(duì)照組，較對(duì)照組升高了36.3%，說(shuō)明聚多曲霉菌菌株DJ515-2能夠顯著提高芥菜根際土壤中的有效態(tài)Cd含量。土壤中有效態(tài)Cd含量的增加可導(dǎo)致植物吸收更多的Cd2+，從而抑制植株生長(zhǎng)，這可能是芥菜單株地上部和地下部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量隨Cd質(zhì)量濃度提高而逐漸降低的主要原因。

綜上所述，聚多曲霉菌菌株DJ515-2能夠提高芥菜的種子活力，促進(jìn)其種子萌發(fā)。在不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下，該菌株對(duì)芥菜的生長(zhǎng)和Cd吸收均有一定的促進(jìn)作用，并能夠提高土壤中Cd的生物有效性，對(duì)芥菜修復(fù)低濃度(28 mg·kg-1)Cd污染土壤具有明顯的促進(jìn)效果。