【摘 要】
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镉(Cd)是最具毒性的重金属之一,极易在植物中积累,可经由食物链在人体积累,对人体造成损害,从而引起了广泛的关注。微生物在重金属的生物地球化学循环中是必不可少的,其种类和数量可以作为重金属毒性(如Cd毒性)程度的生物学指标,因此,研究Cd污染对微生物群落的影响尤为重要。本研究通过盆栽实验在温室大棚中模拟污染农业生态环境,以重金属Cd为污染物,选择甘蓝型油菜和芥菜型油菜为研究对象,测定Cd在油菜中的
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镉(Cd)是最具毒性的重金属之一,极易在植物中积累,可经由食物链在人体积累,对人体造成损害,从而引起了广泛的关注。微生物在重金属的生物地球化学循环中是必不可少的,其种类和数量可以作为重金属毒性(如Cd毒性)程度的生物学指标,因此,研究Cd污染对微生物群落的影响尤为重要。本研究通过盆栽实验在温室大棚中模拟污染农业生态环境,以重金属Cd为污染物,选择甘蓝型油菜和芥菜型油菜为研究对象,测定Cd在油菜中的积累情况,并分析其对油菜生理特性以及土壤理化性质的影响,同时结合高通量测序技术研究两种油菜叶际、叶内生、根内生、根际和非根际细菌群落和土壤真菌群落对不同浓度Cd(0、10、30 mg/kg)污染的响应情况。主要研究结果如下:(1)Cd易在植物中积累,本研究中,两种油菜叶和根内Cd的积累量随土壤Cd浓度的升高而增加,甘蓝型油菜叶内积累量最高达274.07 mg/kg,芥菜型油菜叶内最高达266.17 mg/kg,甘蓝型油菜根内最高达843.03 mg/kg,芥菜型油菜根内最高达669.34 mg/kg。另外,土壤Cd污染会抑制两种油菜的生长,降低叶绿素含量,诱导抗氧化酶活性改变。同时,土壤遭受Cd污染,土壤理化性质发生改变。(2)Cd胁迫增加了土壤细菌的数量,尤其是C30(30 mg/kg)处理下甘蓝型油菜非根际土壤细菌总数显著升高。Cd胁迫降低两种油菜土壤细菌群落多样性、组成和结构。而植物细菌群落(叶际、叶内生和根内生细菌群落)受Cd影响较小。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)和Mantel分析表明非根际土壤细菌群落变化主要与土壤Cd浓度有关,根际土壤细菌群落受土壤理化性质和植物生理指标(株高、鲜重和叶面积)以及土壤Cd浓度的影响。土壤细菌的分子生态网络也受到Cd污染的影响,低Cd污染升高了两种油菜土壤网络的稳定性,根际细菌共生关系增强,非根际细菌共生关系减弱。高Cd污染基本降低了两种油菜土壤网络的稳定性,但共生关系却得到增强。(3)Cd胁迫对根际土壤真菌数量无显著影响,但降低了两种油菜非根际土壤真菌数量,尤其是在C30处理下,非根际土壤真菌数量显著下降。Cd浓度为30 mg/kg时,对土壤真菌群落的影响最大,改变了两种油菜土壤真菌群落的组成和结构,但对群落的多样性几乎无显著影响。CCA分析和Mantel分析表明甘蓝型油菜根际真菌群落与土壤Cd浓度和生物量显著相关,而芥菜型油菜根际真菌群落不仅与Cd污染浓度显著相关,还与生物量、p H和TN含量关系显著。p H和土壤Cd浓度与芥菜型油菜非根际土壤真菌群落显著相关。土壤真菌的分子生态网络也受到Cd污染的影响,甘蓝型油菜根际土壤网络稳定性降低,共生关系减少。甘蓝型油菜非根际土壤网络稳定性升高,但共生关系减少。芥菜型油菜的根际和非根际土壤的网络稳定性升高,且共生关系增多。
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