生命科學(xué)學(xué)院何偉副教授課題組在芽孢桿菌阻控花生鎘積累的效應(yīng)及機(jī)理方面取得重要研究進(jìn)展
花生(Arachis hypogaea)作為重要的糧食（油料）作物，在世界范圍內(nèi)廣泛種植。但隨著不合理施用化肥、污水灌溉等造成了嚴(yán)重的農(nóng)田土壤重金屬污染。鎘(Cadmium)在土壤中的超標(biāo)率最高，對(duì)花生品質(zhì)造成了不可逆轉(zhuǎn)的危害，另外在食物鏈中的積累還威脅著人類健康。近來(lái)研究表明針對(duì)重金屬?gòu)耐寥?、根際、植物體內(nèi)及其他環(huán)節(jié)的遷移施加多重障礙的原位固定化修復(fù)技術(shù)更適合于污染農(nóng)田土壤的安全應(yīng)用，耐重金屬的植物根際促生菌在其中發(fā)揮重要作用。微生物細(xì)胞可以通過(guò)胞外沉淀、表面吸附、生物積累等方式絡(luò)合金屬離子，限制其在土壤中的轉(zhuǎn)移。芽孢桿菌屬作為PGPR中的典型代表能夠分泌生長(zhǎng)素、產(chǎn)鐵載體幫助植物生長(zhǎng)，另外產(chǎn)胞外多糖特性也賦予其潛在的污染土壤修復(fù)潛力。
南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院何偉副教授在“國(guó)家自然基金”項(xiàng)目資助下，通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)?zāi)M在高鎘污染條件下，巨大芽孢桿菌A14接種緩解花生鎘脅迫的效果并探究A14接種后在土壤、植物層面發(fā)生的系統(tǒng)性變化。研究發(fā)現(xiàn)，巨大芽孢桿菌A14具有良好的鎘耐受能力，分泌的胞外多糖表面含有多種官能團(tuán)(-NH2, -OH, -COOH)，提供鎘離子結(jié)合位點(diǎn)；A14接種后，花生根際土壤鎘組裝形式發(fā)生變化，可交換態(tài)鎘比例下降，有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)鎘比例上升?；ㄉ艿紸14的作用，根部根瘤數(shù)目增多，干物質(zhì)量積累增加。同時(shí)，花生體內(nèi)抗氧化酶活性提升幫助花生減少氧化應(yīng)激；鎘轉(zhuǎn)運(yùn)基因(ABCC3, ABCC4, ZIP4)的協(xié)同表達(dá)抑制了鎘從營(yíng)養(yǎng)器官向種子的轉(zhuǎn)移。研究成果揭示了巨大芽孢桿菌A14憑借良好的鎘吸附性能在根際土壤中發(fā)揮固鎘功能，并通過(guò)調(diào)節(jié)鎘轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白表達(dá)降低鎘對(duì)花生的生物有效性，最終減少籽粒鎘積累。相關(guān)結(jié)果已發(fā)表在Journal of applied microbiology。
總之，利用重金屬耐受性微生物治理污染農(nóng)田土壤，減輕植物毒害已成為當(dāng)下研究熱門，但對(duì)于污染地區(qū)下的豆科植物關(guān)注較少。本研究采用巨大芽孢桿菌A14接種，在盆栽條件下阻控豆科植物花生對(duì)鎘的吸收，緩解了花生鎘毒害，其作為一種創(chuàng)新的方法和補(bǔ)救策略，以成本效益和環(huán)保的方式管理污染物，為污染土壤的綠色、可持續(xù)修復(fù)，糧食作物的安全生產(chǎn)提供了一種有前景的新技術(shù)。
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