CN110076193B - 黎巴嫩假单胞菌株my及其在重金属污染盐渍土壤修复中的应用 - Google Patents

黎巴嫩假单胞菌株my及其在重金属污染盐渍土壤修复中的应用 Download PDF

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Abstract

黎巴嫩假单胞菌株MY及其在重金属污染盐渍土壤修复中的应用,该菌株已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏,保藏日期为2018年04月13日,保藏单位名称:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号:15613。该根际促生菌具有较强的重金属抗耐性、抗盐性,可以显著地促进植物的生长,降低重金属和过高盐离子对植物的毒性,同时提高植物对土壤中重金属和盐离子的吸收,促进植物修复效率。因此,可直接用于提高盐渍土壤或重金属污染土壤的植物修复效率,并且在重金属污染盐渍土壤的生物修复中具有较好的应用前景。

Description

黎巴嫩假单胞菌株MY及其在重金属污染盐渍土壤修复中的 应用
一、技术领域
本发明涉及黎巴嫩假单胞菌,具体涉及一种较强的重金属抗耐性、抗盐性能的植物促生菌(Plant growth promoting bacteria, PGPB)黎巴嫩假单胞菌株MY及其在重金属污染盐渍土壤修复中的应用。
二、背景技术
土壤重金属污染是一个全球面临的重大环境问题,不仅严重影响土壤质量和地力提升,还会危及生态与食品安全、人体健康。与传统修复方法相比,植物修复因其绿色环保、高效、成本低等优点而受到广泛关注。然而,在植物生长过程中经常会遇到由气候因素诱导的非生物胁迫条件,例如盐渍、干旱和极端温度等,因此严重阻碍了植物的生长及其修复效率,进而制约了植物修复技术的实际应用。尤其是因气候变化引起的土壤盐渍化往往加剧本已恶化的重金属污染的环境,面对双重胁迫(重金属和盐渍),植物细胞的膜透性、光合代谢、呼吸代谢、酶代谢等均会受到阻碍(de Silva等,2012)。虽然气候变化对植物生长发育的影响已被广泛研究,植物-微生物之间的相互作用对非生物胁迫(例如盐渍)条件下植物生长、重金属吸收和修复效率的影响迄今尚未报道。
植物促生细菌(PGPB)可以与许多植物物种相匹配,用于可持续农业生产和污染土壤的生物治理。一般来讲,细菌能够从土壤迁移到植物根际,并且积极地定殖于根际土壤和根系。作为植物的共生伴侣,PGPB可以为宿主植物提供健康的根际环境,因为它们的定殖可以在植物的整个生长周期中促进其萌芽、生长和发育。因此,PGPB可作为重要的微生物资源用于促进农作物的生长或提高植物修复污染土壤的能力。
涉及PGPB生物强化的机制主要包括:1)通过重金属生物吸附/累积、合成抗非生物胁迫或生物胁迫的代谢物质等来保护植物免受包括重金属、盐渍、干旱或植物病原体等环境胁迫因素的有害影响;2)通过生成植物生长促进剂[如1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate, ACC)脱氨酶、吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid)、铁载体(Siderophore)]以及溶解土壤中难溶性矿物养分[磷酸盐(Phosphate)等]促进植物的生长、发育以及产量;3)通过产生铁载体(Siderophore)、有机酸(Organic acid)、生物表面活性剂(Biosurfactant)以及细胞外聚合物质(Extracellular polymeric substances)来调节土壤中重金属的生物有效性,从而提高植物修复效率(Ma等,2011)。因此,这种既具有非生物胁迫抗性,同时又能分泌植物生长促进剂的PGPB对于实施全球气候变化条件下有效的植物修复具有重要的实用价值。迄今为止,极少有植物修复重金属污染盐渍土壤的研究。鉴于此,申请者分离、筛选、表征以及鉴定具有抗盐和重金属能力的新型PGPB菌株,在不使用肥料/或化学螯合剂的情况下,用其促进植物生长并提高植物对盐渍土壤、重金属污染土壤、重金属污染盐渍土壤的修复效率,从而为重金属污染盐渍土壤的植物修复提供可利用的微生物资源。
三、发明内容
解决的技术问题:本发明旨在针对生产实践中的实际问题和需求,提供了一种能够同时抗盐和重金属,并促进重金属污染盐渍土壤植物修复效率的微生物资源。该微生物为植物根际促生菌:黎巴嫩假单胞菌MY(图2)CGMCC No. 15613,该菌对重金属(镉、铬、铜、镍、铅和锌)、抗生素(氨苄西林、链霉素、氯霉素和青霉素)(图3)以及盐(8%)均具有较强的抗性(表1),并能够在含盐(3%或6%)的液体培养基中很好地生长(图4);可以分泌植物生长促进剂,比如1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶、吲哚乙酸、铁载体,固氮(Nitrogen fixation)并能溶解土壤中难溶性磷酸盐以及合成胞外聚合物质(表1);能够在植物根际有效定殖(图5);显著促进修复植物在重金属和盐(单一或复合)胁迫条件下的生长(图6A);降低重金属和盐胁迫引起的植物电解质泄漏(图6B)、脯氨酸(图7A)和丙二醛(图7B)的累积;显著提高污染土壤中修复植物对镍和钠的吸收量(图8)。因此,该菌株在重金属污染盐渍土壤的生物修复中具有良好的应用前景。
技术方案:一株黎巴嫩假单胞菌MY,该菌种已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏,保藏日期为2018年04月13日,保藏单位名称:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号:CGMCC No. 15613。黎巴嫩假单胞菌株MY及其在重金属污染盐渍土壤修复中的应用。抗盐胁迫且具ACC脱氨酶活性的促生菌的分离培养基,即ADF培养基(1L),其组成为DF母液(每升含4 g KH2PO4, 6 g Na2HPO4, 0.2 g MgSO4·7H2O,0.001 g FeSO4·7H2O, 2 g葡萄糖, 2 g葡萄糖酸, 2 g柠檬酸, 2 g (NH4)2SO4,微量元素溶液0.1 mL)加ACC(终浓度为3 nmol L-1)为唯一氮源的培养基,琼脂20 g,pH 7.2,50~200 g L-1 NaCl。
本发明提供一种抗非生物胁迫(盐和重金属)并能促进重金属污染盐渍土壤植物修复效率的优势菌种。该菌种保藏号为CGMCC No. 15613,经鉴定为黎巴嫩假单胞菌MY。该菌株在Luria-Bertani(LB)平板上生长48 h后呈白色,不透明,菌落直径约为1–2 mm,表面光滑,边缘规则(图1)。经染色镜检,该菌为革兰氏阴性,棒状(表1)。
该菌具有较强的对重金属、抗生素和盐的抗性,能够促进植物在胁迫条件下的生长,提高植物吸收土壤中重金属镍和钠离子的能力。将黎巴嫩假单胞菌MY CGMCC No.15613菌株接种于LB液体培养基中,振荡培养至对数期;将上述培养好的菌悬液按2%的接种量接入250 mL三角瓶,含不同盐浓度(3%、6%或9%)的LB液体培养基中生长48 h,结果发现该菌株在盐浓度较高的液体培养基中可以较好地生长(图4),其生长曲线与该菌对盐抗性水平(8%)(表1)相一致。
此外,在植物修复过程中,将黎巴嫩假单胞菌MY接种到表面消毒的向日葵种子(用1.5×108 CFU mL-1的菌悬液浸泡1.5 h),不仅可以大大促进重金属污染盐渍土壤中修复植物的生长(图6A),降低重金属和盐胁迫引起的植物电解质泄漏(图6B)、脯氨酸(图7A)和丙二醛(图7B)的累积,还能够显著提高植物对重金属镍和钠离子的吸收量(p < 0.05)(图8)。
本发明提供的CGMCC No. 15613菌株,能在含盐并以ACC为唯一氮源的培养基上生长,促进重金属污染盐渍土壤上植物的生长,并提高植物对土壤中重金属镍和钠的提取效率。
有益效果:该根际促生菌具有较强的重金属抗耐性和抗盐能力,可以显著地促进植物在重金属污染盐渍土壤上的生长,降低重金属和盐对植物的毒性,提高植物对土壤中重金属和钠离子的吸收能力,促进植物修复效率。因此,可直接用于提高盐渍土壤或重金属污染土壤的植物修复效率,并且在全球气候变化环境下重金属污染盐渍土壤的生物修复中具有较好的应用前景。
四、附图说明:
图1为菌株MY在固体培养基上的菌落形态
图2为基于16S rDNA序列同源性的菌株MY和相关细菌的系统发育树
图3为菌株MY的抗生素抗性
图4为菌株MY在含盐LB液体培养基中的生长曲线
图5为菌株MY在植物根际的定殖
图6为菌株MY对污染土壤中植物生长(A)和电解质泄漏(B)的影响
图7为菌株MY对污染土壤中植物叶片脯氨酸(A)丙二醛(B)含量的影响
图8为菌株MY对污染土壤中植物吸收镍和钠及其转移系数的影响
五、具体实施方案
实施例1:黎巴嫩假单胞菌MY(CGMCC No.15613)的分离、鉴定及其特性
1.1 供试土壤
采自葡萄牙东北部山区蛇纹岩发育土壤(41°46′30″N; 6°53′55″W)上生长的三叶草的根际土壤。其基本理化性质为:pH 7.4,有机质8.6 g kg-1,铜全量185 mg kg-1,钴全量152 mg kg-1,锌全量250 mg kg-1,铬全量2800 mg kg-1,镍全量1945 mg kg-1,铅全量84 mgkg-1。新鲜土壤样品过2 mm筛,于暗处4 ℃保存。
1.2 供试重金属
CdCl2、CrCl2、CuSO4、NiCl2、Pb(NO3)2和ZnSO4均购自Sigma公司(美国),均为分析纯。
1.3 培养基类型
1)Luria-Bertani(LB)培养基:每升含5 g酵母抽提物, 10 g蛋白胨, 10 g NaCl;2)具ACC脱氨酶活性的促生菌分离培养基,即ADF培养基(1L):Dworkin and Foster(DF)母液加浓度为3 nmol L-1 ACC为唯一氮源的培养基,琼脂20 g,pH 7.2。DF母液每升含4 gKH2PO4, 6 g Na2HPO4, 0.2 g MgSO4·7H2O,0.001 g FeSO4·7H2O, 2 g葡萄糖, 2 g葡萄糖酸, 2 g柠檬酸, 2 g (NH4)2SO4,微量元素溶液0.1 mL (其组成为:100 mL蒸馏水中溶解124.6 mg ZnSO4,78.2 mg CuSO4,10 mg MoO3,10 mg H3BO3,11.2 mg MnSO4);3)蔗糖-低磷酸盐培养基(SLP)培养基(其组成为:sucrose 1%; (NH4)2SO4 0.1%; K2HPO4 0.05%; MgSO40.05%; NaCl 0.01%; yeast extract 0.05%; CaCO3 0.05%; pH 7.2);4)含盐的具ACC脱氨酶活性的促生菌分离培养基:配制50 mg mL-1 NaCl储液,经高压蒸汽灭菌后加入上述配方的具ACC脱氨酶活性的促生菌分离培养基,制成盐浓度变化在50~200 g L-1一系列培养基);5)含重金属的SLP培养基:配制50 mg mL-1 CdCl2、CrCl2、CuSO4、NiCl2、Pb(NO3)2和ZnSO4储液,经高压蒸汽灭菌后加入上述配方的SLP培养基,制成重金属浓度变化在50~2000 mgL-1一系列培养基。
1.4 抗盐和重金属双重胁迫的根际促生菌的分离与纯化方法
称取1 g上述新鲜供试根际土壤,加入装有50 mL LB液体培养基的三角瓶中,28℃下180 r min-1振荡培养24 h。然后,转移1 mL菌悬液至另一50 mL LB培养液中,同等条件下培养24 h。第3 d,从LB培养液中转移1 mL菌悬液至50 mL DF液中,相同条件下培养48 h,用于含ACC脱氨酶活性细菌的分离纯化。最后,吸取0.1 mL ADF培养液稀释不同梯度涂布于含盐(50~200 g L-1)ADF固体平板,28 ℃恒温箱中培养72 h,划线分离,纯化后–80 ℃保存。为避免重复筛选,观察比较菌落形态,每样本仅挑取占优势的单菌落作为研究用途的含ACC脱氨酶活性细菌。最后,再将抗盐且含ACC脱氨酶活性的细菌菌液接种到含重金属的蔗糖-低磷酸盐培养基(SLP)培养基中,28 ℃培养3 d,能够抑制细胞生长的最低浓度为该菌株的最低抑菌浓度(Minimal inhibitory concentration, MIC)。
1.5 菌种形态观察及鉴定
将已充分活化的菌株接种到LB液体培养基中,28 ℃培养24 h,革兰氏染色后在光学显微镜下观察该菌株。经染色镜检,该菌为革兰氏阴性,棒状(表1)。将活化菌种在LB培养基平皿上划线接种,28 ℃培养箱中倒置培养2 d,观察菌落形态,并测量菌落大小。经显微镜检,在LB平板上生长48 h后呈白色,不透明,菌落直径约为1–2 mm,表面光滑,边缘规则(图1)。
1.6 16S rDNA的PCR扩增、序列分析和系统发育树的构建
利用Biospin细菌基因组DNA提取试剂盒提取细菌DNA。用于16S rDNA PCR反应的引物为一对通用引物。正向引物为FAM27f:5′-GAGTTTGATCMTGGCTCAG-3′;反向引物为1492r:5′-GGYTACCTTGTTACGACTT-3′。PCR反应条件:94 ℃ 3 min;94 ℃ 1 min,56 ℃ 1min,72 ℃ 2 min,循环33次;72 ℃ 10 min。琼脂糖凝胶电泳检测。PCR产物的测序由葡萄牙STAB VIDA公司完成。MY菌株的16S rDNA序列(如下)通过Blast程序与GenBank中核酸数据进行比对分析。然后利用MEGA 7软件构建系统发育树,采用Neighbor-Joining法进行系统发育分析(见图2)。
60 tgcagtcgag cggtagagag aagcttgctt ctcttgagag cggcggacgg gtgagtaatg
120 cctaggaatc tgcctggtag tgggggataa cgttcggaaa cggacgctaa taccgcatac
180 gtcctacggg agaaagcagg ggaccttcgg gccttgcgct atcagatgag cctaggtcgg
240 attagctagt tggtggggta atggctcacc aaggcgacga tccgtaactg gtctgagagg
300 atgatcagtc acactggaac tgagacacgg tccagactcc tacgggaggc agcagtgggg
360 aatattggac aatgggcgaa agcctgatcc agccatgccg cgtgtgtgaa gaaggtcttc
420 ggattgtaaa gcactttaag ttgggaggaa gggttgtaga ttaatactct gcaattttga
480 cgttaccgac agaataagca ccggctaact ctgtgccagc agccgcggta atacagaggg
540 tgcaagcgtt aatcggaatt actgggcgta aagcgcgcgt aggtggtttg ttaagttgga
600 tgtgaaatcc ccgggctcaa cctgggaact gcattcaaaa ctgactgact agagtatggt
660 agagggtggt ggaatttcct gtgtagcggt gaaatgcgta gatataggaa ggaacaccag
720 tggcgaaggc gaccacctgg actaatactg acactgaggt gcgaaagcgt ggggagcaaa
780 caggattaga taccctggta gtccacgccg taaacgatgt caactagccg ttggaagcct
840 tgagctttta gtggcgcagc taacgcatta agttgaccgc ctggggagta cggccgcaag
900 gttaaaactc aaatgaattg acgggggccc gcacaagcgg tggagcatgt ggtttaattc
960 gaagcaacgc gaagaacctt accaggcctt gacatccaat gaactttcta gagatagatt
1020 ggtgccttcg ggaacattga gacaggtgct gcatggctgt cgtcagctcg tgtcgtgaga
1080 tgttgggtta agtcccgtaa cgagcgcaac ccttgtcctt agttaccagc acgtaatggt
1140 gggcactcta aggagactgc cggtgacaaa ccggaggaag gtggggatga cgtcaagtca
1200 tcatggccct tacggcctgg gctacacacg tgctacaatg gtcggtacag agggttgcca
1260 agccgcgagg tggagctaat cccataaaac cgatcgtagt ccggatcgca gtctgcaact
1320 cgactgcgtg aagtcggaat cgctagtaat cgcgaatcag aatgtcgcgg tgaatacgtt
1380 cccgggcctt gtacacaccg cccgtcacac catgggagtg ggttgcacca gaagtagcta
1384 gtct
1.7 菌悬液的制备
在无菌条件下将菌株接种于LB液体培养基中,28 ℃下180 r min-1振荡培养16 h,离心收集菌体,并用磷酸盐缓冲液反复洗涤3次,再用磷酸盐缓冲液将菌液调节吸光度(OD600)至1备用,含菌量为1.5×108 CFU mL-1
1.8 菌株在含盐LB液体培养基中的生长
为了测定不同盐浓度对菌株生长的毒害影响,在250 mL三角瓶内分别配制不同盐浓度(3%、6%或9%)的LB液体培养基,终体积为50 mL。将上述方法制备好的MY菌悬液以2% 接种量分别接种,28 ℃下180 r min-1振荡培养168 h,在不同时段(0、8、16、24、32、40和48h)定时取样,4 ℃冷冻保存。同时在不含盐的LB液体培养基中接种菌株作为对照(Blank),每个处理设3个重复。最后,采用稀释平板计数测定细菌数量,比较不同盐浓度对MY菌株生长的影响。
2.1根际促生菌的菌落形态、细胞形态及生理生化特征及序列分析
该黎巴嫩假单胞菌MY CGMCC No. 15613具有以下特征:1)菌落形态特征:在LB培养基平板上培养48h的菌落大小为直径1–2 mm,菌落呈圆形,表面光滑,边缘规则,呈白色,不透明(图1);2)菌体形态特征:该菌为革兰氏阴性,棒状(表1);3)较强抗性:重金属(镉、铬、铜、镍、铅和锌)(表1)、抗生素(氨苄西林、链霉素、氯霉素和青霉素)(表1和图3)以及盐(8%)(表1);4)生理生化特征:好氧生长,氧化酶和过氧化氢酶为阳性,能利用ACC为唯一氮源生长;能固氮;分泌吲哚乙酸、铁载体和胞外聚合物质;能溶解土壤中难溶性磷酸盐;不能水解酪氨酸和尿素酶(表1)。该菌的16S rDNA PCR产物约1.5 kb左右,16S rDNA序列同源性比对(图2)表明,该菌株16S rDNA序列与黎巴嫩假单胞菌(Pseudomonas libanensis)细菌的16S rDNA序列相似性高达99%。结合上述的形态鉴定与16S rDNA分析结果将此菌株鉴定为黎巴嫩假单胞菌,其编号为MY。
表1. 黎巴嫩假单胞菌MY的形态及生理生化特征
特征参数 黎巴嫩假单胞菌MY
革兰氏染色
荧光 +
细胞形状 非孢子形成、棒状
氧气需求 好氧
能动 +
在4–38 ºC生长 +
在8% NaCl生长 +
氧化酶 +
过氧化氢酶 +
产吲哚 +
Voges–Proskauer测试
产硫化氢(H<sub>2</sub>S) +
硝酸盐还原 +
亚硝酸盐还原
能否运用
阿拉伯糖 +
甘露醇 +
麦芽糖
丙二酸二乙酯 +
柠檬酸盐 +
乳酸
能否水解
酪氨酸 +
尿素酶 +
明胶
七叶灵
重金属抗性(mg L<sup>-1</sup>)
750
300
500
500
1500
500
抗生素(mm)
氨苄西林 0 (R)
四环素 11 (I)
链霉素 6 (R)
氯霉素 0 (R)
青霉素 0 (R)
卡那霉素 10 (I)
ACC脱氨酶(μm α-KB mg<sup>-1 </sup>h<sup>-1 </sup>protein) 34.2 ± 6.7
溶解磷酸盐(mg L<sup>-1</sup>) +
吲哚乙酸(mg L<sup>-1</sup>) 88.2 ± 5.6
铁载体(CAS: mm) 1.0 ± 0.1
胞外聚合物质 +
固氮 +
氰化氢
草酸盐代谢
+, 阳性; -, 阴性;抗生素抗性(图3):R, resistant (<10 mm); I,intermediate (10–15 mm); S, susceptible (>15 mm)
2.2 菌株在含盐LB液体培养基中的生长曲线
MY菌株在含盐(3%、6%或9%)LB液体培养基中的生长曲线见图4。该菌株从接种到第16 h生长曲线与该菌对盐的抗性水平(8%)相一致;不同盐浓度对菌株MY的毒害顺序为9% >6% > 3%。在初始的8 h,细菌细胞数目开始有所增加,其中增长速度最快的是对照。盐(3%、6%或9%)的存在初始抑制了细菌的生长。但是,24小时以后MY菌株恢复了其在含盐(3%或6%)LB溶液中的生长能力。从8 h到24 h,细胞数目急剧增加,处于指数生长期;第24 h到40 h,细菌数目变化不大,细胞处于稳定期;40 h到48 h,细胞数目有所减少,进入衰亡期。
实施例2:黎巴嫩假单胞菌MY(CGMCC No. 15613)联合植物修复重金属污染盐渍土壤的方法
1.1 供试土壤
土壤采自葡萄牙科英布拉大学植物园。土壤的基本理化性质为:pH 7.4,有机质1.6%,阳离子交换容量(CEC)1.5 meq(100g)-1,电导率(EC)0.3 dS m-1,水溶性氮含量62.8mg kg-1,水溶性磷含量18.2 mg kg-1,水溶性钾含量70.5 mg kg-1。将土壤筛分(2mm),连续三天在100 ℃下灭菌1小时。在土壤中加入NiCl2溶液以达到最终浓度为350 mg Ni kg-1来配置镍污染土壤,并在温室中放置两周(用于重金属稳定化)。在土壤中施加NaCl溶液以达到最终浓度为4.6 g NaCl kg-1来配置盐渍土壤。为了避免渗透性休克,土壤中的盐浓度连续6天逐渐增加,直到达到所需的浓度。同时加入NiCl2溶液和NaCl溶液来配置上述浓度的镍污染盐渍土壤。在每个盆下放置一个茶碟以收集多余的水,该水被重新施用以灌溉植物。
1.2培养基类型
Luria-Bertani(LB)培养基:每升含5 g酵母抽提物, 10 g蛋白胨, 10 g氢氧化钠
1.3供试菌株
黎巴嫩假单胞菌MY(CGMCC No. 15613)
1.4菌液的制备
在无菌条件下,将标记抗生素抗性(400 mg氯霉素L-1)的MY菌株接种于LB液体培养基中,28 ℃下180 r min-1振荡培养至对数生长期,离心后收集菌体,并用磷酸盐缓冲液洗涤3次,再用磷酸盐缓冲液将菌液调节吸光度(OD600)至1备用,含菌量为1.5×108 CFU mL-1
1.5重金属污染盐渍土壤的生物修复试验
将向日葵种子于70%酒精中浸泡1 min,无菌水冲洗1次,再用3% NaClO 浸泡3min,无菌水冲洗5-6次,备用。然后,将表面消毒的植物种子放入上述方法配置的1.5×108mL-1 CFU的MY菌悬液(加菌处理)或无菌水(对照处理)中浸泡1.5 h,移植到盛有1 kg上述土壤(无污染土壤、盐渍土壤、镍污染土壤、镍污染盐渍土壤)的花盆里,每盆2株植物,放置在生长室中,25 ± 5 ℃下,16/8昼/夜。每个处理设5个重复。60天后,将植物从盆中小心移除,用灭菌的蒸馏水清洗植物根部3-5次,以除去根部附着的土壤。测定黎巴嫩假单胞菌MY在植物根际的定殖,植物的干湿重,电解质泄漏、脯氨酸和丙二醛的含量,并用原子吸收光谱仪(AAS)测定植物根部及地上部分重金属镍和钠离子的含量。
1.6植物体内重金属的分析
称取0.5 g风干后粉碎的植物样于聚四氟乙烯烧杯中,加入HNO3(优级纯),置150℃烤箱中消化,AAS[Varian SpectrAA 220FS(火焰)]测定植物体内镍和钠含量。同时做空白对照,并采用国家标准参比物质GSS-4进行分析质量控制,测定结果均在标准物质浓度范围内。
2.1植物对镍和钠离子吸收量的动态变化
植物修复效率最终取决于植物对重金属吸收总量的大小。PGPB对重金属的植物吸收量的影响越大,在生物修复中就越能体现其价值。因此,PGPB能否能显著提高植物对重金属的吸收是生物修复过程中选择微生物最直接的标准。在植物修复过程中,无论是否存在盐胁迫,黎巴嫩假单胞菌MY均能够有效地在植物根际定殖(图5)。相比对照而言,镍的存在不影响细菌的根际定殖;然而,细菌在盐渍土壤或镍污染盐渍土壤上的根际定殖效率明显地降低了。此外,接种黎巴嫩假单胞菌MY不仅可以大大促进向日葵在重金属和盐(单一或复合)胁迫条件下的生长(图6A),还能够显著降低重金属和盐胁迫引起的植物电解质泄漏(图6B)、脯氨酸(图7A)和丙二醛(图7B)的累积(一般来讲,脯氨酸和丙二醛的累积与植物对重金属和盐胁迫的适应性呈正相关性关系,实验结果表明促生菌缓解了这些胁迫因素对植物的毒害以及由此产生的植物对不利环境的适应性);并显著提高污染土壤中修复植物对镍和钠离子的吸收量。例如,图8所示的是在生物修复过程中接种黎巴嫩假单胞菌MY对向日葵重金属镍和钠离子吸收量的影响。从中可以看出,60天后,无论是否存在盐胁迫,所有加菌的植物对镍的吸收量均明显高于对照植物(p < 0.05),其中增幅最高的是在镍污染土壤中植物对镍的吸收量(427%),其次是在镍污染盐渍土壤中植物对镍的吸收量(220%)。此外,在镍污染土壤中,菌株MY显著降低了镍的转移系数(TF);而在镍污染盐渍土壤中,菌株MY则显著提高了镍的转移系数。以上两种情况,镍的转移系数均小于1,揭示了向日葵联合黎巴嫩假单胞菌MY用于提高重金属镍的植物稳定效率的可行性。对于植物对Na+的吸收而言,在重金属和盐(单一或复合)胁迫条件下菌株MY显著提高了植物对Na+的吸收。此外,在重金属污染盐渍土壤中,相比无菌对照处理 [Na+转移系数为0.9(小于1,可用于植物稳定修复)],菌株MY显著地提高了Na+转移系数至1.3(大于1,可用于植物提取修复)。因此,在重金属污染盐渍土壤中,黎巴嫩假单胞菌MY可以提高植物对Na+的吸收,促进植物对Na+的提取效率。
SEQUENCE LISTING
<110> 马莹、张长
<120> 黎巴嫩假单胞菌株MY及其在重金属污染盐渍土壤修复中的应用
<130> 2018
<160> 1
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 1384
<212> DNA
<213> rDNA
<400> 1
tgcagtcgag cggtagagag aagcttgctt ctcttgagag cggcggacgg gtgagtaatg 60
cctaggaatc tgcctggtag tgggggataa cgttcggaaa cggacgctaa taccgcatac 120
gtcctacggg agaaagcagg ggaccttcgg gccttgcgct atcagatgag cctaggtcgg 180
attagctagt tggtggggta atggctcacc aaggcgacga tccgtaactg gtctgagagg 240
atgatcagtc acactggaac tgagacacgg tccagactcc tacgggaggc agcagtgggg 300
aatattggac aatgggcgaa agcctgatcc agccatgccg cgtgtgtgaa gaaggtcttc 360
ggattgtaaa gcactttaag ttgggaggaa gggttgtaga ttaatactct gcaattttga 420
cgttaccgac agaataagca ccggctaact ctgtgccagc agccgcggta atacagaggg 480
tgcaagcgtt aatcggaatt actgggcgta aagcgcgcgt aggtggtttg ttaagttgga 540
tgtgaaatcc ccgggctcaa cctgggaact gcattcaaaa ctgactgact agagtatggt 600
agagggtggt ggaatttcct gtgtagcggt gaaatgcgta gatataggaa ggaacaccag 660
tggcgaaggc gaccacctgg actaatactg acactgaggt gcgaaagcgt ggggagcaaa 720
caggattaga taccctggta gtccacgccg taaacgatgt caactagccg ttggaagcct 780
tgagctttta gtggcgcagc taacgcatta agttgaccgc ctggggagta cggccgcaag 840
gttaaaactc aaatgaattg acgggggccc gcacaagcgg tggagcatgt ggtttaattc 900
gaagcaacgc gaagaacctt accaggcctt gacatccaat gaactttcta gagatagatt 960
ggtgccttcg ggaacattga gacaggtgct gcatggctgt cgtcagctcg tgtcgtgaga 1020
tgttgggtta agtcccgtaa cgagcgcaac ccttgtcctt agttaccagc acgtaatggt 1080
gggcactcta aggagactgc cggtgacaaa ccggaggaag gtggggatga cgtcaagtca 1140
tcatggccct tacggcctgg gctacacacg tgctacaatg gtcggtacag agggttgcca 1200
agccgcgagg tggagctaat cccataaaac cgatcgtagt ccggatcgca gtctgcaact 1260
cgactgcgtg aagtcggaat cgctagtaat cgcgaatcag aatgtcgcgg tgaatacgtt 1320
cccgggcctt gtacacaccg cccgtcacac catgggagtg ggttgcacca gaagtagcta 1380
gtct 1384

Claims (5)

1.一种黎巴嫩假单胞菌MY,该菌株已在国家知识产权局指定的保藏单位保藏,保藏日期为2018年04月13日,保藏单位名称:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号:15613;该菌株能在含盐并以1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一氮源的培养基上生长,促进重金属污染盐渍土壤上植物的生长,降低重金属和盐胁迫引起的植物电解质泄漏、脯氨酸和丙二醛的累积,还能够提高植物对重金属镍和钠离子的吸收量并提高植物对土壤中重金属镍和钠的提取效率。
2.权利要求1所述的黎巴嫩假单胞菌MY在生物修复重金属污染盐渍土壤中的应用。
3.权利要求1所述的黎巴嫩假单胞菌MY在植物修复盐渍土壤中的应用。
4.权利要求1所述的黎巴嫩假单胞菌MY在植物修复镍污染土壤中的应用。
5.权利要求1所述的黎巴嫩假单胞菌MY在植物修复镍污染盐渍土壤中的应用。
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