生命科學學院何偉副教授課題組在芽孢桿菌阻控花生鎘積累的效應及機理方面取得重要研究進展
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重的農(nóng)田土壤重金屬污染。鎘(Cadmium)在土壤中的超標率最高，對花生品質(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。近來研究表明針對重金屬從土壤、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技術更適合于污染農(nóng)田土壤的安全應用，耐重金屬的植物根際促生菌在其中發(fā)揮重要作用。微生物細胞可以通過胞外沉淀、表面吸附、生物積累等方式絡合金屬離子，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素、產(chǎn)鐵載體幫助植物生長，另外產(chǎn)胞外多糖特性也賦予其潛在的污染土壤修復潛力。
南京師范大學生命科學學院何偉副教授在“國家自然基金”項目資助下，通過盆栽實驗模擬在高鎘污染條件下，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(-NH2, -OH, -COOH)，提供鎘離子結合位點；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，有機結合態(tài)和殘渣態(tài)鎘比例上升。花生受到A14的作用，根部根瘤數(shù)目增多，干物質(zhì)量積累增加。同時，花生體內(nèi)抗氧化酶活性提升幫助花生減少氧化應激；鎘轉(zhuǎn)運基因(ABCC3, ABCC4, ZIP4)的協(xié)同表達抑制了鎘從營養(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，并通過調(diào)節(jié)鎘轉(zhuǎn)運相關蛋白表達降低鎘對花生的生物有效性，最終減少籽粒鎘積累。相關結果已發(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下研究熱門，但對于污染地區(qū)下的豆科植物關注較少。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，糧食作物的安全生產(chǎn)提供了一種有前景的新技術。
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