信号分子对苜蓿—根瘤菌共生体系中重金属毒害的缓解作用

发布时间：2020-09-28 18:35

　　 土壤重金属污染是全球主要的环境问题。豆科植物与根瘤菌联合修复重金属污染土壤被广泛应用,但共生过程会受到重金属的抑制。在豆科植物-根瘤菌共生过程中硫化氢和一氧化氮调节着许多生理过程。目前,对硫化氢与一氧化氮减轻植物重金属胁迫的研究多在水培条件下进行,而鲜有在原位污染土培条件下进行相关研究。另外,豆科植物-根瘤菌共生关系下,硫化氢或一氧化氮的添加对重金属毒性的缓解尚不清楚。因此本研究选用紫花苜蓿和Sinorhizobium meliloti CCNWSX0020共生体系,外源添加硫化氢或一氧化氮,探究两种信号分子对共生体系重金属的调控及土壤细菌群落的变化。得到如下主要结论:1、联合添加S.meliloti与硫化氢或一氧化氮皆可增加苜蓿地上和地下生物量。联合添加S.meliloti与硫化氢,苜蓿地上部干重增加了9.6%,地下部干重增加了16.1%。联合添加S.meliloti与一氧化氮,苜蓿的地上部干重增加了11.0%,地下部干重增加了22.3%。2、联合添加S.meliloti与硫化氢或一氧化氮皆可降低苜蓿重金属提取。联合添加S.meliloti与硫化氢,苜蓿地上部和地下部Pb含量分别减少了24.3%和22.5%;苜蓿地上部和地下部Cd含量分别减少了16.1%和35.1%。联合添加S.meliloti与一氧化氮,苜蓿地上部和地下部Pb含量分别减少了43.53%和43.64%;苜蓿地上部和地下部Cd含量分别减少了12.65%和36.1%。并且与其他处理相比,两个信号分子与S.meliloti联合施用下苜蓿地下部Pb和Cd含量到达最低值。3、联合添加S.meliloti与硫化氢或一氧化氮均可以提高苜蓿SOD/POD/APX/CAT抗氧化酶的活性,并且降低活性氧和丙二醛含量,进而增强苜蓿抗氧化能力,提高苜蓿对重金属的耐受性。4、联合添加S.meliloti与硫化氢或一氧化氮对土壤根际细菌产生不同影响。土壤细菌门水平上的优势物种均为Proteobacteria、Actinobacteria、Acidobacteria和Firmicutes。细菌在属水平上,联合添加S.meliloti与硫化氢,不仅会增加苜蓿根际促生内生菌(Nocardioides和Glycomyces)的丰度,而且会增加土壤中促进P转化的细菌丰度(Bacillus)。但联合添加S.meliloti与一氧化氮,会抑制土壤苜蓿根际促生菌(Nocardioides、Glycomyces和Ensifer)的生长。两个信号分子与S.meliloti联合施用下对土壤细菌群落结构均没有影响。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X171.5;S541.9
【部分图文】：

2S 和 NO 增加了 Chao1 和 ACE 指数，对 Shannon 和 Simpson 指数没有显著影响。图3-8 为细菌群落 β 多形性分析，各点样本距离越近代表群落相似性越高。根据PCoA图可知，显示三个处理在细菌群落构成上没有差异。表 3-2 细菌群落 α 多样性指数Table 3-2 Alpha diversity indices of the bacterial communitiesTreatment ACE Chao 1 Shannon SimpsonControl 2347.8 ± 39.1 b 2305.8 ± 36.7 b 8.97 ± 0.06 a 0.99 ± 0.0006 aH 2429.2 ± 9.5 a 2393.6 ± 3.8 a 8.94 ± 0.07 a 0.99 ± 0.0003 aN 2593.9 ± 17.6 a 2519.1 ± 15.7 a 9.13 ± 0.08 a 0.99 ± 0.0003 a数值为平均值±SE(三个重复)，相同字母代表差异性不显著(p < 0.05)。Control:(土壤+苜蓿)、H:(土壤+苜蓿+100μM H2S)、N:(土壤+苜蓿+100μM NO)Calculations are based on the OTUs at 97% sequence similarity. Bars are standard error (n=3). Means followed by the sameletter are not significantly different at p < 0.05. Control: soil planted with alfalfa; H: alfalfa treated with 100 μM H2S; N:alfalfa treated with 100 μM NO图 3-8 细菌群落的主坐标分析Fig. 3-8 Principal coordinates analysis (PCoA) of soil bacterial communitiesControl:(土壤+苜蓿)、H:(土壤+苜蓿+100μM H2S)、N:(土壤+苜蓿+100μM NO)Principal coordinates analysis (PCoA) of soil bacterial communities in all samples based on the Weighted UniFrac-distance

理增加了 Chao1 和 ACE 指数，对 Shannon 和 Simpson 指数没有显著影响。结S、H 和 SH 处理可以增加土壤细菌群落的丰富度并且不改变细菌群落的多样，图 4-8 为细菌群落 β 多形性分析，各点样本距离越近代表群落相似性越高。A 图可知，显示四个处理在细菌群落构成上没有差异。表 4-2 细菌群落 α 多样性指数Table 4-2 Alpha diversity indices of the bacterial communitieseatment ACE Chao 1 Shannon Simpsonontrol 2347.8 ± 39.1 b 2305.8 ± 36.7 b 8.97 ± 0.06 a 0.99 ± 0.00S 2510.5 ± 169.1 a 2547.9 ± 207.4 a 8.78 ± 0.10 a 0.99 ± 0.00H 2429.2 ± 9.5 a 2393.6 ± 3.8 a 8.94 ± 0.07 a 0.99 ± 0.00SH 2621.1 ± 3.2 a 2487.6 ± 24.5 a 8.98 ± 0.06 a 0.99 ± 0.00 S. meliloti 处理对细菌群落 α 多样性指数的影响。数值为平均值±SE (三个重复)，相同字母代表差异性.05)。Control:(土壤+苜蓿)、S:(土壤+苜蓿+ S. meliloti)、H:(土壤+苜蓿+100μM H2S)、SH: (土壤+苜蓿+100eliloti)ations are based on the OTUs at 97% sequence similarity. Bars are standard error (n=3). Means followed by there not significantly different at p < 0.05. Control: soil planted with alfalfa; S: alfalfa inoculated with S. meliloti treated with H2S; SH: alfalfa treated with S. meliloti and H2S

表 5-2 细菌群落 α 多样性指数Table 5-2 Alpha diversity indices of the bacterial communitiesACE Chao 1 Shannon 2347.8 ± 39.1 b 2305.8 ± 36.7 b 8.97 ± 0.06 a 0.2510.5 ± 169.1 a 2547.9 ± 207.4 a 8.78 ± 0.10 a 0.2593.9 ± 17.6 a 2519.1 ± 15.7 a 9.13 ± 0.08 a 02760.1 ± 1.36 a 2649.5 ± 10.5 a 9.26 ± 0.03 a 0.处理对细菌群落 α 多样性指数的影响。数值为平均值±SE(三个重复)，相同字母代(土壤+苜蓿)、S:(土壤+苜蓿+ S. meliloti)、N:(土壤+苜蓿+100μM NO)、SN: (土壤+苜ased on the OTUs at 97% sequence similarity. Bars are standard error (n=3). Means folloficantly different at p < 0.05. Control: soil planted with alfalfa; S: alfalfa inoculated with NO; SN: alfalfa treated with S. meliloti and NO

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 ;Hydrogen Sulfide Promotes Root Organogenesis in Ipomoea batatas, Salix matsudana and Glycine max[J];Journal of Integrative Plant Biology;2009年12期

本文编号：2829121