陳土鳳，謝光炎，許燕濱，陳鵬程

（廣東工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院，廣東 廣州 510006）

【研究意義】鉻（Cr）是一種潛在毒性元素（PTE），與鉛、鎘、砷和汞合稱為“五毒”［1］。含鉻污水的灌溉、含鉻農(nóng)藥和化肥的不合理使用以及城市垃圾的隨意排放是農(nóng)田土壤鉻污染的重要來源［2］。土壤中的鉻元素形態(tài)以三價和六價為主，這兩者對人類和其他生物均有高度毒性［3］。在土壤中Cr（Ⅲ）表現(xiàn)較為穩(wěn)定，它被土壤膠體吸附后能形成溶解度極低的沉淀物，因此降低了其浸入地下水或被植物吸收的可能［4］。而土壤中Cr（Ⅵ）包括鉻酸鹽和重鉻酸鹽化合物等，易通過食物鏈進入生物體并在其中積累，相比之下，Cr（Ⅵ）表現(xiàn)出強氧化性和高溶解度，Cr（Ⅵ）的毒性約為Cr（Ⅲ）的100倍［5-6］。因此，高毒性的Cr（Ⅵ）在廢水和農(nóng)田土壤中非?；钴S，且由于其無法被生物降解、高持久性的特點，嚴重威脅著環(huán)境生態(tài)平衡和公共健康［7-8］。據(jù)報道，Cr在植物的生理生化代謝中沒有任何已知的生物學作用［6］。Cr是一種植物體非必需的元素，能夠通過硫酸鹽轉(zhuǎn)運體與其他必需元素一起被吸收進植物體［9-10］。而植物中積累過量的Cr元素會導致機體形態(tài)和生理生態(tài)等發(fā)生毒性反應(yīng)［11-12］。為抵制高質(zhì)量濃度鉻的毒性，植物細胞會產(chǎn)生大量的活性氧（ROS）［13］。然而，植物中活性氧達到一定水平后，將會導致植物細胞內(nèi)DNA和RNA損傷、酶活性受抑制、脂質(zhì)過氧化和蛋白質(zhì)氧化等氧化反應(yīng)，最終導致細胞中毒［14-15］。中毒的植物細胞膜受損，葉綠體超微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，色素含量降低，進而導致整個植株根部受損而無法正常吸收礦物質(zhì)營養(yǎng)，葉片褪綠，甚至導致植株枯萎死亡［16-17］。因此，如何安全有效地治理和修復農(nóng)田鉻污染已成為全球亟待解決的重大難題?！厩叭搜芯窟M展】與電動法、淋洗法和固化/穩(wěn)定化法等常用的修復方法相比，微生物法由于低成本、無二次污染以及可操作性強等特點成為重金屬鉻污染修復的研究熱點［18-19］。研究表明，在Cr（Ⅵ）含量達到250 mg/kg的土壤中利用黑曲霉作為吸附劑，15 d內(nèi)可吸附75%的Cr（Ⅵ）［20］；將鏈霉菌與含鉻土壤混合培養(yǎng)30 d，可以將泥土中含有的1 800 mg/kg Cr（Ⅵ）完全還原［21］；在厭氧條件下，鉻還原菌能夠在20 d內(nèi)將土壤中Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度為5.6 mg/g的Cr（Ⅵ）完全還原［22］?！颈狙芯壳腥朦c】選取具有一定Cr（Ⅵ）耐受能力、生長速率較快的小白菜作為試驗材料，在模擬小白菜生長的含Cr（Ⅵ）水培環(huán)境中添加一株具有Cr（Ⅵ）還原能力的菌Exiguobacterium sp.EH5（菌株E）?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過檢測小白菜幼苗生物量、葉片抗氧化酶和非酶抗氧化物含量的變化，研究Cr（Ⅵ）脅迫下菌株E對小白菜幼苗生長及生理生態(tài)效應(yīng)的影響，以期為進一步利用Cr（Ⅵ）還原菌修復農(nóng)田重金屬鉻污染提供可靠的實驗材料以及科學的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗菌株是從某電鍍廠廢水活性污泥系統(tǒng)中分離篩選得到的具有高效Cr（Ⅵ）還原能力的微小桿菌Exiguobacterium sp. EH5（菌株E）。將菌株E接種至LB培養(yǎng)基中，于170 r/min、30 ℃條件下培養(yǎng)24 h，用無菌去離子水離心洗滌2次后，加無菌去離子水重懸至OD600nm≈4得到菌懸液。

供試四季小白菜種子購自河北石家莊禾碩種業(yè)。

Cr（Ⅵ）水培液為1 000 mg/L的重鉻酸鉀（K2Cr2O7）儲備液：準確稱取烘干的2.829 g（110 ℃，2 h）重鉻酸鉀，充分溶解于去離子水中，移入1 000 mL容量瓶定容至刻度，保存?zhèn)溆谩?/p>

水培營養(yǎng)液（霍格蘭培養(yǎng)液），其組分為：硫酸鉀607 mg/L，磷酸二氫銨11.5 mg/L，硫酸鎂493 mg/L，EDTA鐵鈉鹽20 mg/L，硫酸亞鐵2.86 mg/L，硼砂4.5 mg/L，硫酸錳2.13 mg/L，硫酸銅0.05 mg/L，硫酸鋅0.22 mg/L，硫酸銨118.9 mg/L，硝酸鈣945 mg/L。試驗所用藥品均為分析純。

1.2 試驗方法

育苗前，為了避免微生物污染，小白菜種子表面均用10%次氯酸鈉溶液浸泡10 min，無菌水反復沖洗5次。播種前，將種子浸泡在無菌水中6 h，以保證其吸足水分。將大小相近、吸足水分的種子，播種至無菌水浸濕的30 cm×20 cm×2.4 cm的育苗海綿中，每塊海綿播96顆種子。將育苗盤置于相對濕度為60%的室內(nèi)植物培養(yǎng)架上，用無菌去離子水培養(yǎng)，設(shè)置晝夜比為16 h/8 h，每天添加無菌去離子水以保持海綿中有足夠水分。培養(yǎng)7 d后，將長勢均勻、兩葉一心的芽苗移植入半透明塑料容器中繼續(xù)培養(yǎng)，每箱6株。每箱裝滿2 L霍格蘭溶液后，再加入不同質(zhì)量濃度的重鉻酸鉀溶液。將所有盆栽分為C組（對照）和T組，T組按1%接種量（體積比）添加菌懸液（表1），所有處理均設(shè)置3個重復。培養(yǎng)過程中每天根據(jù)液面變化添加無菌去離子水，以保持總的培養(yǎng)液體積不變。移植后培養(yǎng)時間為14 d。

表1 試驗設(shè)計Table 1 Experiment design

1.3 測定指標及方法

1.3.1 小白菜幼苗生物量的測定 培養(yǎng)結(jié)束（14 d）后，將小白菜幼苗整株取出，用無菌水充分沖洗干凈根部殘留的培養(yǎng)液，并用濾紙吸干表面水珠后，測定小白菜幼苗株高、根長及鮮重。

1.3.2 小白菜幼苗葉片葉綠素含量的測定 用丙酮法［23］測定。

1.3.3 小白菜幼苗葉片MDA、蛋白質(zhì)含量和SOD活性的測定 （1）勻漿液制備：將葉片置于4 ℃、0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液（pH=7.4）中漂洗，濾紙擦干，剪碎；準確稱取0.5 g葉片，放入5 mL的勻漿管中，按重量（g）∶體積（mL）=1∶4加入4倍勻漿介質(zhì)（0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液，pH=7.4）；左手持勻漿管將下端插入盛有冰水混合物的器皿中，右手將搗桿垂直插入管中，上下轉(zhuǎn)動研磨6～8 min，然后于3 500～4 000 r/min下離心10 min，上清液為20%的勻漿液［24］。

（2）測定方法：參照南京建成生物工程研究所相對應(yīng)的生物試劑盒說明書，上清液中MDA含量采用硫代巴比妥酸法（TBA法）測定，蛋白質(zhì)含量采用BCA法測定，SOD活性采用黃嘌呤氧化酶法測定。

1.3.4 小白菜幼苗鉻含量的測定 培養(yǎng)結(jié)束后將整株小白菜幼苗植株完整取出，用自來水反復沖洗葉片表面及根部殘留培養(yǎng)液，再用去離子水沖洗，用濾紙吸干表面水分。將小白菜幼苗地上部分與根部剪開，置于105 ℃烘箱中殺青0.5 h后，以80 ℃干燥至恒重后粉碎備用。準確稱取0.2 g樣品于消解管中，加入6 mL濃硝酸于通風櫥中反應(yīng)0.5 h后置于微波消解儀中進行消解。消解結(jié)束，取消解液進行趕酸之后轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶用去離子水定容成樣品液。樣品液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后用火焰原子吸收光譜儀（日立Z-2000）測定Cr元素的質(zhì)量濃度。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 10、Origin 9.0和SPSS 17進行統(tǒng)計分析和繪圖，采用Duncan多重比較進行差異顯著性測驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗生長的影響

從表2可以看出，不加菌E處理（C組）隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度升高，對小白菜幼苗的莖長、根長及鮮重抑制作用越顯著。處理C5與C0相比，小白菜幼苗的根長和莖長分別減少42.05%和87.18%。同時，Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高對小白菜幼苗鮮重也產(chǎn)生了顯著的抑制作用，處理C1～C5與C0相比，小白菜幼苗的鮮重分別降低62.57%、74.85%、87.13%、91.81% 和 94.73%。由圖1可知，處理C0和T0的小白菜幼苗均生長良好，株高相對較高、莖葉相對粗壯、主根較長且側(cè)根較多，根部較為粗黑；隨著Cr（Ⅵ）處理質(zhì)量濃度的升高，小白菜幼苗逐漸變矮，根部變短、側(cè)根減少、根莖逐漸軟黃，葉片稀少，逐漸變黃甚至全黃，葉片蜷縮甚至萎焉。

從表2還可以看出，在Cr（Ⅵ）脅迫下，添加菌E處理（T組）能顯著促進小白菜幼苗根、莖、鮮重的增長。處理T1～T5與C1～C5對應(yīng)相比較，小白菜幼苗莖長分別增加32.62%、53.89%、83.12%、53.93%和98.10%，根長分別增加26.46%、22.53%、15.61%、6.34%和5.32%，鮮重分別增加50.31%、7.13%、64.31%、58.77%和90.49%。在同一Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度下，相對于C組，T組小白菜幼苗主根較長，側(cè)根及葉片數(shù)量較多且葉片較舒展，葉片較綠（圖1）。T組小白菜幼苗生長量增加的原因可能是由于添加菌株E能增強小白菜幼苗對Cr（Ⅵ）的抗逆性，從而促進其對營養(yǎng)成分及水分的吸收，促進生長。

表2 菌株E對不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗根長、莖長及鮮重的影響Table 2 Effects of strain E on root length, shoot length and fresh biomass of Pakchoi seedlings under different concentrations of Cr （Ⅵ） stress

2.2 菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗葉綠素含量的影響

由圖2可知，Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的增加對小白菜幼苗葉片的葉綠素含量有顯著的抑制作用。在C組處理中，葉片葉綠素含量隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高而逐漸降低，處理C1～C5與C0相比，葉綠素含量分別降低6.42%、10.20%、16.58%、22.69%和46.30%，其中處理C3～C5與C0對比葉片黃化現(xiàn)象明顯，甚至有葉片枯黃、萎縮（圖1）。而菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗葉片的葉綠素含量有顯著促進作用（圖2）。在相同質(zhì)量濃度下，與C組處理相比，T組處理小白菜幼苗葉片的葉綠素含量均有所增加，處理T0～T5相較于C0～C5，葉綠素含量增長率分別為0.64%、4.87%、0.79%、5.12%、2.74%和10.07%。

圖1 菌株E對不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗生長的影響Fig. 1 Effects of strain E on the growth of Pakchoi seedlings under different concentrations of Cr（Ⅵ）stress

圖2 菌株E對不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗葉綠素含量的影響Fig. 2 Effect of strain E on chlorophyll of Pakchoi seedlings under different concentrations fo Cr（Ⅵ）stress

2.3 菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗蛋白質(zhì)含量的影響

由圖3可知，Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的增加能引起小白菜幼苗葉片中蛋白質(zhì)含量顯著降低，不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下，處理C1～C5與C0相比，蛋白質(zhì)含量分別降低17.22%、45.57%、68.35%、82.28%和88.61%。而在Cr（Ⅵ）脅迫處理下添加菌株E，能使小白菜幼苗葉片中蛋白質(zhì)含量顯著增加（圖3）。在相同的Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度脅迫下，處理T0～T5相較于C0～C5，小白菜幼苗葉片中的蛋白質(zhì)含量分別增長5.06%、9.23%、11.63%、40.00%、14.29%和11.11%。

圖3 菌株E對不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗蛋白質(zhì)含量的影響Fig. 3 Effect of strain E on protein content of Pakchoi seedlings under different concentrations Cr（Ⅵ）stress

2.4 菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

由圖4可知，Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度對小白菜幼苗葉片SOD活性有顯著影響。在C組處理中，處理C1～C4小白菜幼苗葉片SOD活性隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高而增加，且以處理C4達到峰值；但隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的進一步升高（處理C5），SOD活性反而下降。

在相同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下，處理T1～T4相較于C1～C4，SOD活性均有所降低；而處理T5相較于C5，原本降低的SOD活性有所提高，SOD活性增加11.51%。SOD活性變化的原因可能是由于加入菌株E能減輕體系中的Cr（Ⅵ）脅迫，緩解了Cr（Ⅵ）誘導的氧化應(yīng)激，從而在較低質(zhì)量濃度時（C1～C4）植物體無需產(chǎn)生大量SOD以抵制Cr（Ⅵ）的脅迫作用，SOD活性下降；而在較高質(zhì)量濃度（C5）時，加入菌株E使得體系中的Cr（Ⅵ）脅迫減弱，機體抗氧化防御體系沒有過度受損，可以通過增加抗氧化酶的活性來抵制Cr（Ⅵ）帶來的氧化脅迫，導致SOD活性有所提高。

圖4 菌株E對不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗葉片SOD活性的影響Fig. 4 Effects of strain E on SOD activity of Pakchoi seedlings leaves under different Cr（Ⅵ）concentrations

2.5 菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗丙二醛（MDA）含量的影響

由圖5可知，在Cr（Ⅵ）脅迫下，小白菜幼苗MDA含量隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高而顯著升高。在C組處理中，處理C1～C5與C0相比，小白菜幼苗MDA含量分別是C0的1.33、2.27、6.49、19.71、33.01倍，其中處理C1～C3的MDA增加幅度相對較低，而處理C4～C5的小白菜幼苗MDA含量劇增，葉片黃化早衰現(xiàn)象越加明顯（圖1）。而在添加菌株E的T組處理發(fā)現(xiàn)，在相同質(zhì)量濃度下，處理T1～T5與C1～C5組比，小白菜幼苗MDA含量有不同程度的降低，分別降低16.09%、19.60%、17.05%、58.85%、28.19% 和11.66%，且葉片黃化早衰狀況有所緩解。

2.6 菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗鉻吸收的影響

圖5 菌株E對不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗MDA含量的影響Fig. 5 Effects of strain E on MDA content of Pakchoi seedlings under different concentrations of Cr（Ⅵ）stress

圖6 菌株E對不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗鉻含量的影響Fig. 6 Effects of strain E on chromium content of Pakchoi seedlings under different concentrations of Cr（Ⅵ） stress

由圖6可知，Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度對小白菜幼苗（根、莖葉）鉻含量有顯著影響。在C組處理中，處理C1～C5與C0相比，小白菜幼苗鉻含量隨著處理液質(zhì)量濃度的上升而顯著增加。同一質(zhì)量濃度處理（處理C1～C5）下，根部積累鉻含量分別是相對應(yīng)莖葉部分含量的16.76、7.25、5.80、6.47、6.80 倍，表明Cr主要積累在小白菜根部。而加入菌株E后，相同質(zhì)量濃度處理下，處理T1～T5與C1～C5相比，小白菜幼苗根部鉻含量分別降低10.67%、5.55%、6.83%、24.44%和32.80%，莖葉部分鉻含量分別降低37.98%、34.76%、23.14%、14.44%和18.60%。

3 討論

株高、根長、鮮重是衡量植物生長的重要指標。通過測量在不同質(zhì)量濃度Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗莖長、根長及鮮重變化，可以較直觀地觀察到接種菌株前后Cr（Ⅵ）對小白菜幼苗生長的毒性效應(yīng)。本試驗中，不加菌E處理（C組）隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度升高，對小白菜幼苗的莖長、根長及鮮重抑制作用越顯著。Shanker等［25］、Shaikh等［26］研究表明，Cr（Ⅵ）能引起根細胞表面破裂，阻止根細胞分裂和伸長，從而使植物對水分和必要營養(yǎng)元素的吸收減少，導致根、莖長度衰減。植物鮮重的減少可能與Cr（Ⅵ）脅迫下，作物生長時營養(yǎng)物質(zhì)吸收和遷移間失衡、植物選擇性無機營養(yǎng)吸收效率低下、或?qū)Ρ匦柙氐奈諟p少導致的代謝活動紊亂等原因有關(guān)［25,27-28］。一定質(zhì)量濃度的重金屬Cr（Ⅵ）能引起植物毒性，導致植物生長發(fā)育遲緩、生物量減少、黃化、光合作用受損，甚至引起植物死亡［29-30］。而加菌株E處理的小白菜幼苗生長量比對照有所增加，表明菌株E能在一定程度上緩解Cr（Ⅵ）對小白菜幼苗生長的毒性作用。

本試驗中，Cr（Ⅵ）對小白菜幼苗葉片的葉綠素含量有顯著的抑制作用，葉片葉綠素含量隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高而逐漸降低；而添加菌株E對Cr（Ⅵ）脅迫下小白菜幼苗葉片的葉綠素含量有顯著促進作用。葉綠素含量的降低可能是由于Cr（Ⅵ）可以與許多酶活性位點上的鎂離子競爭，使葉綠體的超微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而抑制了葉片的光合作用并引起植物的缺綠?。?1］。研究表明，Cr（Ⅵ）對葉片光合作用中CO2固定、電子傳遞、光磷酸化或卡爾文循環(huán)酶等相關(guān)酶活性存在抑制作用［32-33］。而菌株E本身具有的還原性能將體系中的Cr（Ⅵ）大量還原，從而提高小白菜幼苗中相關(guān)酶的活性，使葉綠素總量得到增加。

本試驗中，Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的增加導致小白菜幼苗葉片的蛋白質(zhì)含量顯著降低，而添加菌株E后小白菜幼苗葉片中蛋白質(zhì)含量顯著增加。研究表明，Cr（Ⅵ）能抑制硝酸還原酶（NR）的活性，進而導致機體的氮代謝出現(xiàn)紊亂，造成作為蛋白質(zhì)組成部分的氨基酸合成量減少，最終導致植物葉片蛋白質(zhì)含量下降［26］；Cr（Ⅵ）對植物相關(guān)蛋白質(zhì)合成酶活性具有抑制作用，而Cr（Ⅵ）還原菌（菌E）能對這種抑制作用進行緩解［34］。這與本試驗結(jié)果相似。

研究表明，在過量重金屬Cr（Ⅵ）脅迫下，植物會產(chǎn)生大量活性氧（ROS）［12］。由于過量ROS能與脂類、蛋白質(zhì)、酶和DNA相互作用，導致細胞膜滲漏和酶失活，從而引起植物體多種生化和生理障礙［35］。而植物體由于缺乏逃避環(huán)境壓力的能力，會采取一系列的防御機制來抵制ROS帶來的氧化應(yīng)激［36］。SOD的誘導就是植物體內(nèi)主要的重金屬解毒機制之一［37］。因此，通過測定植物葉片中SOD活性，可以間接反映植物機體內(nèi)清除氧自由基的能力。本試驗中，處理C1～C4小白菜幼苗葉片SOD活性隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高而增加，但隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的進一步升高（處理C5），SOD活性反而下降，其原因可能是由于植物體內(nèi)SOD活性的增加不足以抵抗Cr（Ⅵ）帶來的氧化脅迫，導致機體抗氧化防御體系過度受損［38］。而加入菌株E后，SOD活性隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高呈現(xiàn)先降后升的趨勢，其原因可能是由于加入菌株E能減輕體系中的Cr（Ⅵ）脅迫，緩解了Cr（Ⅵ）誘導的氧化應(yīng)激，從而在較低質(zhì)量濃度（處理C1～C4）時植物體無需產(chǎn)生大量的SOD以抵御Cr（Ⅵ）的脅迫作用，SOD活性下降；而在較高質(zhì)量濃度（處理C5）時，加入菌株E使得體系中的Cr（Ⅵ）脅迫減弱，機體抗氧化防御體系沒有過度受損，可通過增加抗氧化酶的活性抵御Cr（Ⅵ）帶來的氧化脅迫，從而SOD活性有所提高。此前有研究發(fā)現(xiàn)，在Cr（Ⅵ）脅迫下向培養(yǎng)體系中接種具有鉻還原菌能力的菌株MAI3，能使大豆的氧化應(yīng)激相應(yīng)降低［39］。這與本試驗結(jié)果相一致。

脂質(zhì)過氧化是氧化應(yīng)激的生物指標［40］。丙二醛（MDA）是脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物之一［23］，能夠反映植物細胞內(nèi)自由基產(chǎn)生和清除之間是否失衡，而此失衡的現(xiàn)象可能會導致蛋白質(zhì)和生物大分子的降解，隨后增加細胞膜脂質(zhì)過氧化，引起細胞損傷［41］。因此，植物中MDA含量可以反映機體內(nèi)脂質(zhì)過氧化程度，從而間接反映Cr（Ⅵ）對細胞損傷的程度。本試驗中，在Cr（Ⅵ）脅迫下，小白菜幼苗葉片MDA含量隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高而顯著升高，其中處理C1～C3的MDA增加幅度相對較低，表明植物可能通過將重金屬轉(zhuǎn)入到液泡中進行隔離，或通過轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)節(jié)金屬攝入以及強化抗氧化機制來抵抗環(huán)境中過量的重金屬，因此細胞損傷程度并沒有太高［42］；而處理C4～C5的小白菜幼苗葉片MDA含量劇增，葉片黃化早衰現(xiàn)象越加明顯，表明在Cr（Ⅵ）脅迫誘導下，小白菜幼苗的膜脂質(zhì)化程度較高，已經(jīng)對細胞質(zhì)膜產(chǎn)生了較為嚴重的損傷。而加入菌株E后，體系中Cr（Ⅵ）脅迫降低，緩解了氧化應(yīng)激誘導的細胞膜脂氧化，從而導致MDA含量下降，與SOD活性的變化相對應(yīng)。

有相關(guān)報道，棉花、水稻和豌豆等農(nóng)作物及藥用植物，根部Cr的積累量也較莖葉部多［43-44］。在所有重金屬元素中，Cr在植物根部是最不具流動性的元素［45］。根細胞能將重金屬離子吸附在負極細胞表面或者液泡內(nèi)，因此Cr在根部細胞積累且不易向莖部轉(zhuǎn)移，這可能是植物一種天然的抵御重金屬毒性作用的耐受機制［28,46］，這與本研究結(jié)果相一致。還有研究表明，植物體內(nèi)Cr的運輸可能依賴于其價態(tài)，其中Cr（III）的運輸表現(xiàn)為消耗能量的被動運輸［25］，Cr（Ⅵ）的運輸表現(xiàn)為無需能量的主動運輸［9-10］。而在體系中加入Cr（Ⅵ）還原菌后能使培養(yǎng)體系中Cr（Ⅵ）含量降低，從而使植物體內(nèi)Cr的積累量減少，降低植物對Cr（Ⅵ）的可利用度［34,47］。因此，小白菜幼苗中Cr積累量降低的原因可能是加入菌株E使得體系中Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度下降，降低了小白菜幼苗對Cr的可利用度。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，隨著Cr（Ⅵ）質(zhì)量濃度的升高，Cr（Ⅵ）對小白菜幼苗生長的抑制作用越顯著。Cr（Ⅵ）對幼苗的生理生化毒性主要包括抑制生長發(fā)育、抑制葉綠素以及蛋白質(zhì)的合成，并且誘導細胞的氧化應(yīng)激，造成細胞損傷。

具有Cr（Ⅵ）還原能力的菌株E可以在一定程度上緩解Cr（Ⅵ）對小白菜幼苗的植物毒性和氧化應(yīng)激效應(yīng)。菌株E可以通過增強小白菜幼苗對Cr（Ⅵ）的抗逆性，增加其對水分及必要營養(yǎng)成分的吸收，從而促進小白菜幼苗的生長。通過降低Cr（Ⅵ）對葉片光合作用相關(guān)酶活性及相關(guān)蛋白質(zhì)合成酶的抑制作用，提高葉綠素及蛋白質(zhì)合成量。在高質(zhì)量濃度的脅迫條件下（＞4 mg/L），菌株E能夠通過促進植物細胞的SOD活性并且降低葉片細胞中的MDA含量，從而緩解Cr（Ⅵ）誘導的氧化脅迫，減少細胞損傷。

Cr在小白菜幼苗中根、莖葉中的含量，隨著Cr（Ⅵ）的質(zhì)量濃度升高而增加。根部對Cr元素的富集顯著高于上半部分（莖葉）。Cr主要積累在小白菜根部，且不容易向莖葉部分轉(zhuǎn)移。添加菌株E可以在一定程度上降低小白菜幼苗對Cr（Ⅵ）的可利用度。