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        1 株芬芳鐮刀菌的篩選鑒定及其提硒降鎘效應(yīng)

        2024-01-01 00:00:00陳娥杜興媛張朝陽馬世龍黃子藝陳永波楊寶紅

        摘要 為解決農(nóng)作物硒鎘共積累難題,采用選擇性培養(yǎng)基從高硒鎘背景值的植物根際土壤(土壤硒總含量50.187 mg/kg,土壤鎘總含量50.311 mg/kg)中分離、篩選獲得了1 株功能真菌,經(jīng)鑒定為芬芳鐮刀菌(Fusariumredolens),利用土壤模擬試驗和盆栽試驗測定土壤中有效硒、有效鎘的變化和植物可食用部位Se 含量、Cd 含量,根據(jù)硒/鎘富集和轉(zhuǎn)運系數(shù)來評價真菌活硒抑鎘的效果。土壤模擬試驗結(jié)果顯示,接種真菌后,活硒率與培養(yǎng)時間呈正相關(guān),抑鎘率與之相反;活硒率在第5 天達到最高,為60.9%;抑鎘率在第3 天最高,為41.2%,第5 天最低,為27.3%。盆栽試驗結(jié)果顯示,添加108 cfu/mL 真菌,土壤pH 值比對照顯著降低了0.35 個單位;對碎米薺幼苗生長無不良影響,平均株高為7.4 cm,平均根長為9.6 cm,平均生物量為2.9 g,均高于對照;土壤中有效硒的含量顯著提高,活硒率最高達到24.8%,而有效鎘的含量顯著降低,抑鎘率達到24.7%;碎米薺地上/地下部分總硒含量分別增加25.6% 和36.8%,總鎘地上/地下部分含量分別降低32.7% 和11.6%。結(jié)果表明,真菌對天然高硒鎘背景值土壤具有活硒抑鎘能力,且添加濃度為108 cfu/mL 時效果最好,有助于碎米薺的富硒降鎘。

        關(guān)鍵詞 硒; 硒鎘伴生; 碎米薺; 真菌; 硒鎘有效性

        中圖分類號 Q939.9 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1000-2421(2024)02-0099-10

        中國富硒土壤中硒元素主要來源于黑色巖系,硒通常與重金屬鎘等伴生;而在一些非黑色巖系分布地區(qū),如碳酸巖地區(qū),土壤中的硒含量也達到富硒標(biāo)準(zhǔn),也同時伴有重金屬鎘等元素[1-2]。相關(guān)性分析顯示,鎘-硒相互作用較強,存在顯著的伴生現(xiàn)象[3],致使一些富硒地區(qū)的重金屬含量超標(biāo),在南方一些富硒稻田中,土壤硒與汞、鎘、鉛和砷已呈現(xiàn)極顯著或顯著正相關(guān)[4]。還有研究顯示,在較高鎘含量(12mg/kg)情況下,土壤施硒反而促進植物根系對鎘的吸收和積累[5]。在安徽池州石臺縣、海南富硒土壤區(qū)和陜南富硒區(qū),均發(fā)現(xiàn)富硒土壤鎘伴生現(xiàn)象,潛在生態(tài)危害系數(shù)達到98.89,屬于強生態(tài)危害[6-8]。宋明義等[9]發(fā)現(xiàn)在浙西富硒地區(qū)中土壤及農(nóng)產(chǎn)品富硒而鎘含量超標(biāo)是由母巖黑色巖系的硒、鎘含量較高所導(dǎo)致。王銳等[10]對恩施市沙地鄉(xiāng)的主要農(nóng)作物(玉米、辣椒、土豆等)進行分析,發(fā)現(xiàn)各類農(nóng)作物中硒含量均較高,但部分作物存在一定程度的鎘超標(biāo)情況。土壤中的鎘可對土壤質(zhì)量、農(nóng)作物土壤生態(tài)功能產(chǎn)生一定程度的危害和影響,且土壤是農(nóng)作物富集吸收硒、重金屬等微量元素的主要來源,土壤鎘污染可造成農(nóng)產(chǎn)品食用健康風(fēng)險,從而制約了富硒土壤資源的開發(fā)利用[11]。

        我國的天然富硒區(qū)域主要集中在湖北恩施、陜西安康、廣西等地。湖北省具有非常豐富的硒資源,特別是恩施地區(qū),擁有全世界唯一探明的獨立沉積型硒礦床,并被譽為“世界硒之都”[12]。堇葉碎米薺(Cardamine violifolia)屬于十字花科多年生草本植物,在湖南省西部及湖北西部等地都有分布,無毒且營養(yǎng)價值高,是一種藥食同源植物,由于其富集作用,尤其是堇葉碎米薺的超級富硒能力已成為近年來研究硒資源的熱點與焦點之一[13]。為了降低碎米薺植株中的鎘含量,湖北省恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院(以下簡稱恩施州農(nóng)科院)成功研發(fā)野轉(zhuǎn)家栽培技術(shù),采用無土栽培,為企業(yè)提供了部分原料,但無土栽培生產(chǎn)成本居高不下,規(guī)模十分有限,且拋棄了恩施州天然富硒土壤資源的優(yōu)勢,浪費了寶貴的土壤硒資源。如恩施市新塘鄉(xiāng)雙河魚塘壩硒礦區(qū)土地(土壤硒總含量50.187 mg/kg,土壤鎘總含量50.311 mg/kg)在自然條件下生長的碎米薺葉片總硒含量為10.392 mg/kg,而葉片總鎘含量高達84.900 mg/kg,碎米薺在自然高硒高鎘伴生土壤上生長,富硒的同時也存在著重金屬鎘污染的現(xiàn)象,嚴(yán)重制約了硒資源的開發(fā)利用。

        植物的根際是一個特殊的生態(tài)環(huán)境,其中聚居著大量的微生物,土壤中硒與鎘的生物有效性、形態(tài)及遷移均受到土壤微生物的影響。目前,有關(guān)硒-鎘相互關(guān)系的研究,主要關(guān)注外源硒肥料對水稻中鎘累積的拮抗作用機制,以及外源硒藥劑干預(yù)條件下人體內(nèi)鎘、硒的相互關(guān)系[14-15]。關(guān)于天然硒鎘高背景區(qū)土壤中功能微生物的篩選鑒定和評價應(yīng)用研究報道還不多見。因此,本研究從恩施州硒礦區(qū)附近的蒲兒草根際土壤中篩選到1 株能夠耐受一定濃度硒鎘的真菌菌株,通過室內(nèi)評價真菌的活硒抑鎘能力并結(jié)合盆栽試驗,最終挖掘具有活硒抑鎘功能的微生物資源,以期為開發(fā)利用硒資源、后續(xù)活硒抑鎘機制研究和菌劑的開發(fā)提供基礎(chǔ)資料。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        1)供試植物。堇葉碎米薺(Cardamine violifo?lia)穴盤幼苗由恩施州農(nóng)科院提供,經(jīng)測定,幼苗地上部分總硒含量為1.470 mg/kg,總鎘含量為1.944mg/kg;幼苗地下部分總硒含量為2.404 mg/kg,總鎘含量為0.996 mg/kg。

        2)供試土樣。篩選真菌的土樣Pec,于2020 年5月12 日采集于恩施市新塘鄉(xiāng)雙河魚塘壩硒礦區(qū),土壤總硒、土壤有效硒分別為2.218、0.092 mg/kg,土壤總鎘、土壤有效鎘分別為1.620、0.665 mg/kg,Pec 對應(yīng)植物蒲兒草葉片總硒、總鎘分別為3.107、0.925mg/kg。用于土壤模擬試驗、盆栽試驗的土樣MF 于2020 年7 月9 日采集于恩施市沐撫辦事處,土壤總硒、土壤有效硒分別為10.28、0.26 mg/kg,土壤總鎘、土壤有效鎘分別為6.02、1.98 mg/kg。

        3)試驗主要試劑。引物、真菌基因組DNA 提取試劑盒和無毒核酸染料均購于上海生物工程股份有限公司,其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純或生物試劑級,購于湖北華圩科學(xué)器材有限公司。10% 吡蟲啉可濕性粉劑購于江蘇豐山集團股份有限公司,雙面粘蟲黃板購于山東曲阜市圣邦機械設(shè)備有限公司。

        1.2 真菌篩選

        稱取Pec 土樣2 g ,接種于新鮮的100 mL 液體查彼克培養(yǎng)基中,28 ℃、150 r/min 振蕩培養(yǎng)3~5 d。含SeO42-和Cd2+的液體查彼克培養(yǎng)基濃度設(shè)置見表1。吸取1.0 mL(帶菌絲或3~5 個菌球)培養(yǎng)液按照表1 質(zhì)量濃度設(shè)置依次以同樣的培養(yǎng)條件轉(zhuǎn)接培養(yǎng),連續(xù)共轉(zhuǎn)接富集培養(yǎng)4 次。采用稀釋平板分離法在馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基上涂布分離培養(yǎng)(真菌可以取10-1、10-2、10-3、10-4),培養(yǎng)3~5 d,肉眼初步觀察菌落形態(tài)再顯微觀察菌絲形態(tài),標(biāo)記出所有不同的菌種并編號、描述和拍照。挑取單菌落,繼續(xù)分離純化培養(yǎng),多次分離直到菌落大小、形態(tài)和顏色一致且無雜菌污染時,用馬丁孟加拉紅斜面培養(yǎng)基保存二級真菌菌株。

        1.3 真菌分子生物學(xué)鑒定

        利用真菌基因組DNA 提取試劑盒說明書,從培養(yǎng)3 d 的菌絲體中提取菌株總 DNA,采用真菌 ITS通用引物序列ITS1(5′-TCCGTAGGTGAACCT‐GCGG-3′) 和ITS4 (5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′),按照常規(guī)設(shè)置 PCR 反應(yīng)體系進行擴增,將PCR 產(chǎn)物送廣東美格基因科技有限公司測序,測序結(jié)果整理后提交NCBI,選取同源性較高和形態(tài)相近的菌株序列,用 MEGA7.0 中的鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

        1.4 室內(nèi)土壤模擬試驗

        1)滅菌。將10 g MF 土樣分裝于250 mL 三角錐形瓶中,在126 ℃下滅菌1 h,滅菌3 次,備用。

        2)接種。將本文“1.2”分離保存的二級真菌菌株進行2 次活化后,在無菌操作條件下,用直徑為5 mm的打孔器在活化培養(yǎng)的菌落周圍生長旺盛的部分打取菌餅,接種到滅菌馬丁孟加拉紅培養(yǎng)液中,500 mL三角錐形裝液量為150 mL/瓶,菌餅接種量為 3 個/瓶,將其置于恒溫振蕩儀中,于25 ℃、120 r/min 振蕩培養(yǎng)3 d。

        3)查彼克液體培養(yǎng)基制備。取50 mL 查彼克液體培養(yǎng)基添加至步驟1)錐形瓶中,備用。

        4)將步驟2)中的種子液搖勻后,按照2% 的接種量,取10 mL 菌液(含有少量菌絲或2~3 個菌球)接種至步驟3)錐形瓶中,于28 ℃、150 r/min 下培養(yǎng)3~5 d,設(shè)置3 次重復(fù),以不接菌液為對照。分別在第3天和第5 天搖勻后各取樣30 mL,離心取上清液5 mL進行消化,用原子熒光光度計測定水溶態(tài)硒含量,剩余上清液通過中速定量濾紙過濾后,用ICP-MS 測定水溶態(tài)鎘含量。因元素水溶態(tài)屬于元素有效態(tài)的一部分,因此,試驗在液體培養(yǎng)基中進行,測定上清液水溶態(tài)硒/鎘量換算出土壤有效態(tài)硒/鎘量。

        1.5 盆栽試驗

        選用高12 cm、直徑15 cm 的圓形塑料花盆,將已準(zhǔn)備好的MF 土壤裝盆,每盆裝1.5 kg。試驗設(shè)8 個處理(表2)。每個處理3 個重復(fù),共計24 盆。使土壤全部浸濕,置于旱棚中平衡2 周,期間定期補水,將含水量保持在田間最大持水量的 60%。種植碎米薺前,將微生物均按照原始菌液(1011)、1010、108 cfu/mL 的濃度梯度,每個濃度按照5 mL/盆的添加量一次性澆灌到盆栽土壤中并噴施10 mL/盆(同濃度),不添加真菌的原始土壤作為對照1(CK1),只種植碎米薺的作為對照2(CK2)。每盆栽種5 株碎米薺穴盤幼苗,在碎米薺生長過程中定期補充水分,使土壤水分一直保持在田間持水量的60%,且每2 周更換盆栽位置,使每個盆栽光照均勻且充足。在碎米薺生長30 d 時第2 次施菌,施菌方式和濃度與種植前相同,種植 63 d 后植株成熟,收獲碎米薺,并分成地上部分和地下部分,用自來水沖洗后再用去離子水沖洗干凈,測量碎米薺根長、株高,碎米薺地上部分和地下部分在105 ℃下殺青30 min,然后在 70 ℃下烘至恒質(zhì)量并測定碎米薺生物量,用于地上部分和地下部分總硒、總鎘測定。另外,從每個盆中采集混合均勻的土壤樣本約100 g,經(jīng)自然風(fēng)干、研磨并分別過孔徑0.85、0.25和 0.15 mm 尼龍篩后,用于土壤pH、總硒、總鎘、有效硒、有效鎘測定。

        土壤pH 測定:準(zhǔn)確稱量經(jīng)過預(yù)處理的土壤樣品(2.0±0.000 5) g 于50 mL 離心管中,加入20 mL 去離子水(土水質(zhì)量比為1∶10),振蕩30 min,取出靜置30 min,測定上清液的pH。

        碎米薺生物量測定:將碎米薺在70 ℃下烘干至恒質(zhì)量,稱取干質(zhì)量。植株總硒測定參照GB5009.93—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中硒的測定》進行。植株總鎘測定參照標(biāo)準(zhǔn)GB5009.15—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定進行。土壤總硒參照尹明等[16]的方法進行。土壤總鎘測參照文獻[17]進行。土壤有效硒測定參照NY/T 3420—2019《土壤有效硒的測定-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法》進行。土壤有效鎘測定參照HJ 804—2016《土壤8 種有效態(tài)元素的測定二乙烯三胺五乙酸浸提-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》進行。

        1.6 數(shù)據(jù)處理

        采用Microsoft Excel 2010 軟件處理數(shù)據(jù),用GraphPad Prism 8 軟件制作圖表,用SPSS17.0 軟件進行差異顯著性分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 真菌篩選與分離

        本研究從Pec 根際土壤中分離獲得1 株真菌,并編號為Pec-z3,用于后續(xù)試驗。在馬丁孟加拉紅固體培養(yǎng)基上,菌落致密呈白色絨毛狀, 分生孢子鐮刀型、多胞、無色(圖1)。

        2.2 真菌分子生物學(xué)鑒定

        真菌菌株P(guān)ec-z3 經(jīng) rDNA-ITS 基因測序,在NCBI 中進行BLAST 比對分析,選取同源性較高的序列與 Pec-z3 構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(圖2),發(fā)現(xiàn)菌株P(guān)ecz3與芬芳鐮刀菌(Fusarium redolens) X94169.1 聚在同一個分支,序列同源性為98%;另外,菌株P(guān)ec-z3形態(tài)特征與芬芳鐮刀菌(F. redolens) 一致。因此,Pec-z3 菌株為芬芳鐮刀菌(F. edolens) 。

        2.3 真菌室內(nèi)土壤模擬試驗結(jié)果

        在含土培養(yǎng)基中接種真菌,結(jié)果(圖3)顯示,在培養(yǎng)第3 天時,真菌菌株P(guān)ec-z3 對土壤活硒率達到18.08%,抑鎘率為41.19%;在培養(yǎng)第5 天時,活硒率達到60.89%,抑鎘率為27.31%。第5 天活硒率顯著高于第3 天,活硒率增加了42.81 百分點;與活硒率相反,第3 天抑鎘率顯著高于第5 天,抑鎘率第3 天達到最大,但第3 天和第5 天抑鎘率均超過20%。

        2.4 盆栽試驗結(jié)果

        1)Pec-z3 菌株對盆栽土壤pH 值的影響。盆栽試驗進行63 d 后,采集不同處理的土樣測定土壤pH值,由圖4 可見,處理組D6、D7、D8 與D5(CK1)pH 值差異顯著,分別比對照低0.13、0.27、0.35 個單位,說明添加不同濃度的真菌菌液不同程度地降低了土壤pH 值。CK2(D9) pH 值顯著低于D5(CK1),降低0.22 個單位,說明種植碎米薺也可以降低土壤pH值。處理組D10、D11、D12 與D9 存在顯著性差異且均低于D9,其中D12 顯著低于D5 和D9,pH 分別降低0.47 和0.25 個單位,說明種植碎米薺并添加108cfu/mL 的真菌菌液,土壤pH 降低程度最大。

        2)Pec-z3菌株對碎米薺幼苗生長的影響。由圖5可見,添加不同濃度的真菌對碎米薺的株高沒有顯著影響;添加108 cfu/mL 的真菌菌液處理(D12),碎米薺根長顯著高于(D9),生物量與D9(CK2)無顯著性差異。表明Pec-z3 菌株對碎米薺生長無不良影響。

        從碎米薺盆栽表型結(jié)果(圖6)可見,碎米薺在整個種植周期內(nèi)正常生長,葉片顏色鮮綠,均無病害發(fā)生。蟲害主要為蚜蟲和潛葉蠅,種植期間分別采用葉面噴施70% 吡蟲啉水分散粒劑(施藥1 次,稀釋2 000 倍)和黃板誘殺,噴施吡蟲啉未影響碎米薺的生長。

        3)Pec-z3 菌株對土壤有效硒、有效鎘的影響。由圖7A 可以看出,處理D6、D7、D8 與D5(CK1)相比,土壤有效硒含量呈逐漸升高趨勢,處理D10、D11、D12 與D9(CK2)相比,土壤有效硒含量同樣為逐漸升高趨勢。處理D9、D10、D11、D12 與處理D5(CK1)、D6、D7、D8 比較,各組之間差異不顯著。處理D9 與D5 差異不顯著但高于D5,與D5 相比,活硒率為4.82%。D12 中的土壤有效硒顯著地高于處理D5,與D5 相比,活硒率為24.84%,D12 與其他處理差異不顯著但高于其他處理,與D9 相比,活硒率為19.05%。由圖7B 可以看出,處理D6、D7、D8 與對照D5 相比,土壤有效鎘含量呈逐漸降低趨勢,處理D10、D11、D12 與對照D9 相比,土壤有效鎘含量同樣呈逐漸降低趨勢。處理D7、D8 顯著地低于D5,與D5 相比,抑鎘率分別為7.35%、10.65%。處理D9、D10、D11、D12 與處理D5、D6、D7、D8 比較,抑鎘率分別為16.92%、18.85%、16.42%、15.78%。處理D12 顯著地低于D9,與D9 相比,抑鎘率為9.42%,與D5 相比,抑鎘率為24.74%。

        4)Pec-z3 菌株對碎米薺地上和地下部分總硒、總鎘的影響。由圖8A 可以看出,不同濃度的Pec-z3菌株處理后,D12 碎米薺地上部分的硒總含量為3.715 mg/kg,顯著高于D9(CK2),硒總含量比D9 高出25.64%;與D9 相比,碎米薺地下部分硒總含量呈向上升趨勢且均高于對照D9,其中D12 最高,比D9(CK2)高出36.82%。由圖8B 可以看出,不同濃度的真菌處理后,碎米薺地上部分的鎘總含量均低于對照D9,其中D12 顯著地低于D9,鎘總含量比D9 低32.72%;不同濃度的真菌處理后,與對照D9 相比,碎米薺地下部分鎘總含量呈下降趨勢,且均低于對照D9,其中D12 最低,比對照D9 低11.63%。

        5) Pec-z3 菌株對碎米薺富集和轉(zhuǎn)運硒、鎘能力的影響。由表3 可知,加入真菌后,碎米薺對 Se 的富集系數(shù)均低于臨界值(1.00),對 Cd 的富集系數(shù)均高于1,表明相較Se 而言,碎米薺對 Cd 具有更好的富集能力。不同濃度的真菌處理后,碎米薺對 Se 的富集系數(shù)各處理組均大于對照組D9,碎米薺對Cd 的富集系數(shù)各處理組均小于對照組,從側(cè)面說明真菌對土壤中的硒具有活化作用、對鎘具有抑制作用,添加108 cfu/mL 真菌對土壤的活硒抑鎘能力影響最大。向土壤中施加不同濃度的真菌后,碎米薺對Se 的轉(zhuǎn)運系數(shù)均小于1 且均低于對照組,說明Se 元素主要富集在碎米薺根部,添加不同濃度的真菌后抑制了Se 從地下部分到地上部分的轉(zhuǎn)移能力;碎米薺對Cd的轉(zhuǎn)運系數(shù)均大于1 且均低于對照組,說明Cd 元素主要富集在碎米薺葉部,添加不同濃度的真菌后抑制Cd 元素從地下部分到地上部分的轉(zhuǎn)移能力,且影響碎米薺對Cd 的轉(zhuǎn)運能力強于Se ,說明在天然高硒高鎘的土壤上,碎米薺地上和地下部分的富鎘能力要強于富硒能力。

        3 討論

        本研究從恩施州硒礦區(qū)附近的蒲兒草根際土壤中篩選出1 株能夠耐受一定硒鎘濃度的真菌,經(jīng)過菌落形態(tài)和分子生物學(xué)鑒定該真菌為芬芳鐮刀菌(Fu?sarium redolens) 。Booth[18]及張素軒[19]認(rèn)為芬芳鐮刀菌(F. redolens ) 是鐮刀菌屬美麗組(section elegans)中 1 個具有重要經(jīng)濟意義的種。Zhang 等[20]從結(jié)香中分離到多株具有抗菌活性的內(nèi)生真菌,如F.oxysporum var. redolens,屬于芬芳鐮刀菌屬真菌。研究表明,芬芳鐮刀菌的多種次生代謝產(chǎn)物都表現(xiàn)出較好的抗菌活性[21-22],徐利劍等[23]從盾葉薯蕷中分離獲得了內(nèi)生芬芳鐮刀菌并研究了Dzf2 中的2 個抗菌活性成分,其中鐮刀菌酸是芬芳鐮刀菌的活性物質(zhì)之一。Son 等[24]發(fā)現(xiàn)鐮刀菌酸具有溫和的毒性,在體外和體內(nèi)均顯示出對假單胞菌的抗卵菌活性,可以抑制植物病原卵菌和真菌的菌絲體生長,同時還可以有效抑制植物致病菌細(xì)胞的生長。劉奇[25]發(fā)現(xiàn)芳香鐮孢屬真菌HNU066 可以提高生物滴濾塔反應(yīng)器活性填料對含硫化氫廢氣的清除效率,與對照組相比可提高34.5%。

        本研究通過室內(nèi)土壤模擬試驗發(fā)現(xiàn),芬芳鐮刀菌具有活硒抑鎘能力。添加108 cfu/mL 真菌并種植碎米薺,土壤中有效硒含量可提高24.84%,只添加108 cfu/mL 真菌,土壤中有效硒含量可提高15.64%。只種植碎米薺,土壤中有效硒可提高4.82%,活硒率均低于二者共同處理的活硒率24.84%;添加108 cfu/mL 的真菌并種植碎米薺,土壤中有效鎘含量可降低24.74%,只添加108 cfu/mL 的真菌,土壤中有效鎘含量可降低10.65%。只種植碎米薺,土壤中有效鎘可降低16.92%,抑鎘率均低于二者共同處理的抑鎘率24.74%,說明土壤中有效硒/鎘的含量既受真菌的影響又受碎米薺的影響,且添加108 cfu/mL的真菌后土壤中有效硒含量最高,有效鎘含量最低,即活硒率和抑鎘率均達到最高。綜上,碎米薺和真菌都對土壤有效硒/鎘有影響,同時碎米薺對土壤有效硒與有效鎘影響低于真菌的影響,說明在硒鎘伴生土壤中,真菌對土壤活硒抑鎘的能力強于碎米薺。

        真菌是否具有活硒抑鎘能力以及對硒鎘伴生土壤修復(fù)的效果最終體現(xiàn)在指示植物中硒/鎘含量的變化情況,植物中的硒/鎘含量是評估硒/鎘生物利用度/毒性的直接指標(biāo)之一。本研究中,不同濃度Pec-z3 處理后碎米薺地上部分總硒含量增加3.19%~25.64%,地下部分總硒含量增加14.58%~36.82%。碎米薺地上部分總鎘含量降低9.82%~32.72%,地下部分總鎘含量降低2.36%~11.63%。表明不同濃度的真菌有增加碎米薺地上和地下部分總硒含量、降低總鎘含量的作用。添加108 cfu/mL 菌液對碎米薺地上和地下部分總硒、總鎘含量影響最大,其中地上部分總硒含量增加25.64%,總鎘含量降低32.72%,地下部分總硒含量增加36.82%,總鎘含量降低11.63%。

        富集系數(shù)與轉(zhuǎn)運系數(shù)的大小和植物種類、土壤類型、土壤環(huán)境、重金屬種類、重金屬生物可利用性、強化劑種類等多種因素有關(guān)。富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)的大小可以間接反映土壤重金屬污染植物修復(fù)的效果。研究發(fā)現(xiàn),碎米薺是一種極具潛力的重金屬污染的指示和修復(fù)植物[26],相較硒而言,碎米薺對鎘具有更好的富集能力,硒元素主要富集在碎米薺根部,鎘元素主要富集在碎米薺葉部。本研究中碎米薺地上部分對于鎘的積累量最高為122.573 mg/kg(gt;100 mg/kg),碎米薺地下部分對于鎘的積累量最高為32.117 mg/kg,說明碎米薺具有潛在的土壤鎘修復(fù)價值。

        目前,已有細(xì)菌或植物對土壤中Cd、Cr、Pb、Zn、Cu、Ni、Mn、As、Hg 等重金屬進行單獨或聯(lián)合修復(fù)的研究[27-28],但暫時還沒有真菌或植物單獨或聯(lián)合作用后能夠提高植物可食用部位有益元素Se 降低有害元素Cd 含量相關(guān)的研究。本研究主要進行了小規(guī)模的盆栽試驗,還處于初步模擬研究階段,實際應(yīng)用還有待進一步的田間試驗驗證。本研究沒有涉及芬芳鐮刀菌活硒抑鎘的機制,只研究了芬芳鐮刀菌單一使用于1 種指示植物的效果,今后將繼續(xù)篩選出具有活硒抑鎘能力的細(xì)菌、放線菌等,組合使用或聯(lián)合其他植物來解決不同土壤和植物硒鎘伴生的問題。

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        (責(zé)任編輯:張志鈺)

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