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硕士论文 // 植物促生细菌SR-9提高甜高粱富集镉的效应及机理研究(李英军硕士论文)

发布日期:2022-08-04  文章来源:   点击数:

李英军.植物促生细菌SR-9提高甜高粱富集镉的效应及机理研究. 南阳:南阳师范学院硕士论文,2022

摘  要

土壤重金属污染作为目前全球性的经济和社会问题,已对农业生产构成了严重的威胁,因此对重金属污染土壤进行修复具有重要意义。本研究基于植物-微生物修复技术理念,通过盆栽实验,研究Cd胁迫下植物促生细菌SR-9对甜高粱的促生及修复作用,结合16S rRNA测序、宏基因组测序和转录组测序,分析其土壤根际细菌群落的结构、功能以及甜高粱根部基因表达的影响,为能源植物-植物促生细菌修复重金属污染土壤提供理论依据,实验结果如下:

1.20mg·kg-1Cd浓度处理下,接种植物促生细菌SR-9显著增加甜高粱地上部和地下部生物量,地上部干重提高了21.09%,地下部干重提高了17.37%地上部的Cd含量和积累量分别提高了38.53%135%地下部的Cd含量和积累量分别提高了11.13%53.41%接种SR-9的甜高粱转移系数(0.31)高于未接种的甜高粱转移系数(0.25在富集系数方面,接种SR-9的地上部(0.52)和地下部(1.68)都要高于未接种SR-9的地上部(0.37)和地下部(1.52)。说明接种植物促生细菌SR-9能够促进甜高粱的生长,促进Cd的积累、转移和富集。

2.利用16S rRNA测序分析不同处理甜高粱根际土壤中细菌群落结构和丰度,此次实验中两组24甜高粱根际土壤样品中细菌主要分为38个门(Phylum)、120个纲(Class)、310个目(Order)、492个科(Family)、934个属(Genus)。通过NR物种注释、细菌差异分析等表明,经过不同处理的甜高粱根际土壤样品中的放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、单胞菌门和厚壁菌门丰度差别较大,其中接种植物促生细菌SR-9,显著提高了放线菌门、厚壁菌门的相对丰度,显著降低了变形菌门、酸杆菌门的相对丰度。

3.利用宏基因组测序分析接种植物促生细菌SR-9促进甜高粱生长的相关代谢通路。基于COG数据库、KEGG数据库和CAZy数据库分析发现,接种SR-9显著提高了甜高粱根际土壤的代谢水平和土壤细菌的活跃度。接种SR-9后,与未接种相比差异显著的通路有萜类骨架生物合成和赖氨酸降解,可能是因为植物促生细菌SR-9使植物能够承受压力条件并通过改善植物营养和释放各种压力相关的代谢物来促进植物生长。CAZy碳水化合物活性酶注释中,接种SR-9后显著提高了糖基转移酶(GT)、糖苷水解酶(GH)等土壤微生物碳水化合物活性酶丰度,让土壤的微生物在分解和吸收土壤养分方面具有更强的活性,从而改善土壤质量。

4.对两种不同处理的甜高粱根部进行转录组测序和分析发现,接种SR-9的甜高粱根部共有1206条差异基因,其中639条上调表达基因,567条下调表达基因。植物激素信号转导途径中富集的上调差异表达基因最多差异基因主要存在于生长素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、茉莉酸和水杨酸等植物激素。在接种植物促生细菌SR-9后,它们的基因表达水平显著上调

   关键词:甜高粱;Cd植物促生细菌;微生物;宏基因组;转录组