镉超积累植物孔雀草内生细菌的分离及促生特性研究

论文摘要

近年来,关于通过微生物与植物恢复加强重金属污染土壤的植物修复的研究受到广泛的关注。作为植物微生态系统中的重要组成部分,植物内生菌可通过多种途径促进植物生长,抵抗重金属毒性,提高植物富集重金属的能力。针对当前土壤污染的情况,选择适合的修复植物,开展功能内生菌的筛选工作,研究内生菌与植物间的相互作用机制,促进微生物和植物相互作用的实际应用对修复重金属污染土壤具有重要意义。本研究以镉超积累植物孔雀草为材料,通过组织分离法对孔雀草组织中内生细菌进行分离纯化,研究内生细菌的促生特性和对于重金属镉的耐受性,16S rDNA序列分析对筛选出的功能菌株进行细菌归属的鉴定。以发芽率、发芽势、芽长和根长等指标,研究功能菌株在镉胁迫下对孔雀草及作物种子萌发的影响,旨在为功能菌株的利用提供基础。主要研究结果包括:1.采集多株孔雀草植株样本,进行孔雀草植株内生细菌的分离纯化,从孔雀草的根,茎和叶中分离出28种内生细菌。2.对分离出的28株内生细菌进行促生性能的定性和定量检测,包括生长素（IAA）的产生能力、铁铁载体生产能力,细菌磷溶解能力和细菌ACC脱氨酶活性,发现21株具有IAA生产能力,16株具有铁载体生产能力,16株具有磷溶解能力,9个菌株具有ACC脱氨酶活性。其中4株菌株同时具有四种促生性能,4株菌株同时具有三种促生性能。3.对28株细菌进行了镉耐受性检测。结果表明,在100 mg/LCd胁迫下28株内生细菌都具有良好的生物活性,KG1、KG3在1000 mg/LCd胁迫下仍可以较好的生长。4.根据内生细菌的生长促进特性和镉耐受性,选择了5种内生细菌（KG1、KG3、KY7、KJ2、KJ6）进行不同浓度镉胁迫下（0-600 mg/L）内生细菌浸染孔雀种子的萌发试验。结果表明,在低镉胁迫浓度（0-200 mg/L）下,内生细菌不能显着提高孔雀种子的发芽率和发芽势。根长和枝条长度也没有显着影响;在高浓度镉胁迫下（200-600 mg/L）,所选择的5种内生细菌具有减轻重金属毒性,促进孔雀种子发芽率,发芽势,根长和芽长的作用。对于发芽率和发芽势的促进作用相对较高,达到16.3-44.5%,对于根长和芽长的增幅相对较小,只有6.0-9.0%。5.选取5株具有良好促生特性和镉耐受性的内生细菌（KG1、KG3、KY7、KJ2、KJ6）进行不同浓度镉胁迫下（0-100mg/L）浸泡在小麦,水稻和玉米种子中的内生细菌的萌发试验。结果表明,在低浓度镉胁迫（0-20 mg/L）下,与不接种种子的对照相比,内生细菌对小麦种子的促进作用较弱,对水稻种子和玉米种子无明显的促进作用;在高浓度镉胁迫下（20-100 mg/L）,内生细菌浸种对小麦,水稻和玉米种子的发芽率,发芽势,芽长和根长有明显的促进作用。其中对于水稻的促进作用最强,达到了11.1-42.4%,对小麦和玉米的促进作用分别达到了1.9-36.8%和 1.4-21.5%。我们从孔雀草植物体内成功分离和筛选了具有植物促生特性和镉耐受性的内生细菌,并通过研究其对孔雀等植物种子萌发的影响,发现在一定浓度镉胁迫下选取的5株内生细菌对孔雀草、小麦、水稻和玉米种子的萌发具有促进作用,为进一步研究内生细菌在修复技术中应用增强超积累植物提供理论依据。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章前言

1.1 植物修复技术概述

1.1.1 植物修复技术的定义

1.1.2 植物修复技术的研究进展

1.1.3 超积累植物在植物修复中的作用

1.1.4 镉超积累植物孔雀草的概述

1.1.5 植物修复过程中存在的问题

1.2 植物内生细菌概述

1.2.1 植物内生细菌的定义

1.2.2 内生细菌的分布特点与宿主关系

1.2.3 植物内生细菌的多样性

1.2.4 植物内生细菌的生物学作用

1.3 研究目的与意义

1.4 研究创新点

第二章孔雀草内生细菌的分离和促生特性

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.2.1 植物材料

2.2.2 培养基与试剂

2.2.3 主要的仪器和工具

2.2.4 内生细菌的分离

2.2.5 细菌产生IAA的检测

2.2.6 细菌产生铁载体的检测

2.2.7 细菌溶磷能力的检测

2.2.8 细菌ACC脱氨酶活性的检测

2.2.9 细菌的保存与活化

2.2.10 数据分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 内生细菌的分离纯化

2.3.2 内生细菌产生IAA能力

2.3.3 内生细菌产生铁载体能力

2.3.4 内生细菌溶磷能力

2.3.5 内生细菌ACC脱氨酶活性

2.4 小结

第三章孔雀草内生细菌的Cd耐受性

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 检测培养基与试剂

3.2.3 主要的仪器和工具

3.2.4 细菌的Cd耐受性检测

3.2.5 细菌16S rDNA序列检测

3.2.6 数据分析

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章孔雀草内生细菌对孔雀草种子萌发的影响

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 主要培养基与试剂

4.2.3 主要的仪器和工具

4.2.4 种子的处理和发芽实验

4.2.5 发芽指标的检测

4.2.6 数据分析

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章孔雀草内生细菌对作物种子萌发的影响

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.2.1 实验材料

5.2.2 主要培养基与试剂

5.2.3 主要的仪器和工具

5.2.4 种子的处理和发芽实验

5.2.5 发芽指标的检测

5.2.6 数据分析

5.3 结果与讨论

5.3.1 镉胁迫下内生细菌对小麦种子萌发的影响

5.3.2 镉胁迫下内生细菌对水稻种子萌发的影响

5.3.3 镉胁迫下内生细菌对玉米种子萌发的影响

5.4 小结

第六章结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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附录

学位论文评阅及答辩情况表

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹立东

导师: 张治国,王仁卿

关键词: 植物修复,内生细菌,孔雀草,促生特性,种子萌发

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 山东大学

分类号: X53;X17

总页数: 68

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