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植物修复作为一种新兴的环境友好型修复技术,因其绿色环保、无二次污染和成本低等特点,已成为当今重金属污染土壤修复领域的研究前沿。其中,强化植物对重金属吸收效率是植物修复重金属污染土壤的热点。本硕士论文以模式植株拟南芥(野生型wt、ABA信号通路“增强型”abi1/hab1/abi2、ABA信号通路“受损型”突变体snrk2.2/2.3和IRT1突变体irt1-1和irt1-2)和超积累植物东南景天(Sedum alfredii Hance)为供试材料,研究了根际配施代谢脱落酸(abscisic acid,ABA)的微生物菌肥樊庆生红球菌(Rhodococcus qingshengii)对植物吸收重金属效率的影响及内在机制,有望为微生物强化植物修复重金属污染土壤提供新的技术途径。主要取得以下几方面的研究结果:(1)在复合污染土壤(Cd、Zn、Ni和Cu)中,与不接菌对照相比,接种樊庆生红球菌明显增加了wt植株中Cd、Zn和Ni的含量,增幅分别为47%、24%和30%。然而,接菌对植物体内Cu含量无显著影响。此外,与wt相比,樊庆生红球菌对abi1/hab1/abi2的Cd、Zn和Ni水平的促进效果更为明显。而接菌对snrk 2.2/2.3体内Cd、Zn和Ni水平无显著影响。上述现象表明,樊庆生红球菌促进植物吸收重金属的过程由ABA介导。此外,与不接菌对照相比,接种樊庆生红球菌显著上调wt根系Cd、Zn和Ni相关基因(IRT1、ZIP1、ZIP4、NRAMP1、NRAMP3、NRAMP4和HMA3)的表达,而接菌对Cu转运基因(COPT1和COPT2)的表达无影响。该结果为樊庆生红球菌促进植物Cd、Zn和Ni的吸收,而对Cu水平却没有影响的结果提供了合理的解释。值得注意的是,接种樊庆生红球菌可促进植物吸收Cd、Zn和Ni的现象在IRT1突变体irt1-1和irt1-2中并没有观察到,说明IRT1在ABA代谢菌促进植物吸收重金属过程中起到重要作用。综上所述,樊庆生红球菌可通过ABA介导的促进重金属转运蛋白表达的机制促进了植物对Cd、Zn和Ni的吸收。因此,在复合重金属污染的土壤中配施ABA代谢菌可能是提高植物修复效率的可行措施。(2)与无菌对照相比,根际接种樊庆生红球菌可显著增加稻田污染土壤和林业污染土壤中超积累植物东南景天体内Cd、Zn、Pb和Ni的含量,且污染程度更高的林业土壤处理间差异更为突出。然而,就对上述金属的累积量而言,两种土壤中接菌引起的促进植物吸收的效果则较为接近。并且,在两种污染土壤中,接菌处理均增加了常见评价植物吸收效果的相关指标包括金属相关转运系数(TF)、生物富集因子(BCF)和植物提取效率(PR)系数。此外,接菌处理上调了与重金属(Cd、Zn、Pb和Ni)吸收相关的基因SaIRT1、SaZIP1、SaZIP2、SaZIP3、SaNRAMP1、SaNRAMP3、SaNRAMP6、SaHMA2和SaHMA3的表达。综上所述,樊庆生红球菌在强化植物修复重金属复合污染土壤方面具有较好的应用前景。(3)为提高樊庆生红球菌在土壤中的定殖能力和强化对植物修复重金属土壤的效果,本研究还对樊庆生红球菌的高效菌剂制备的工艺条件进行优化。优化条件如下:pH为9;料水比为1:2;载体比例为麦麸80%、锯末15%、活性炭5%;培养温度30℃;培养时间3 d;烘干温度40℃和最优接菌量为40%。结果表明,与菌液相比,优化后的樊庆生红球菌固体菌剂在土壤中具有更长效的定殖能力,且菌剂配施对辅助污染土壤中东南景天吸收重金属具有更优的强化效果。其中,在稻田土壤中配施菌剂后的东南景天体内Cd、Zn、Pb和Ni的含量分别比液体菌液处理增加了42%、60%、30%和35%(地上部)和41%、31%、29%和35%(根部);林业土壤中,固体菌剂也进一步提高了植物对Cd、Zn、Pb和Ni的吸收,比液体菌液处理分别增加了76%、23%、37%和39%(地上部)和48%、28%、41%和36%(根部)。以上结果说明,樊庆生红球菌高效菌剂的研发有助于该菌在植物修复重金属污染土壤中的实际应用和推广。