【摘 要】
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土壤“缺磷”和镉（Cd）污染问题备注全世界关注。利用特定微生物来提高土壤有效磷含量和降低Cd污染风险的技术,被越来越多的认为是一种方便、经济和可持续的绿色技术。然而,在以前研究中所用的特定微生物多来源于土壤,关于植物中的微生物对土壤（尤其是镉污染土壤）磷和镉作用的报道却相对较少。因此,本研究以疏花水柏枝（Myricaria laxiflora（Franch.）P.Y.Zhang et Y.J.Zh
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土壤“缺磷”和镉（Cd）污染问题备注全世界关注。利用特定微生物来提高土壤有效磷含量和降低Cd污染风险的技术,被越来越多的认为是一种方便、经济和可持续的绿色技术。然而,在以前研究中所用的特定微生物多来源于土壤,关于植物中的微生物对土壤（尤其是镉污染土壤）磷和镉作用的报道却相对较少。因此,本研究以疏花水柏枝（Myricaria laxiflora（Franch.）P.Y.Zhang et Y.J.Zhang）内生真菌为研究对象,筛选到了1株具有Cd抗性和溶解磷酸钙能力的菌株MR41-1,测定了其在不同培养条件下的溶磷活性,并设置一系列实验研究了它对Cd污染的修复潜力。主要研究结果如下:1.筛选溶磷耐镉的内生真菌。从疏花水柏枝137株内生真菌中初筛到1株同时耐受400 mg/L Cd并表现出溶磷能力的菌株,编号为MR41-1。验证试验发现MR41-1能在Cd高达1000 mg/L的无机磷固体培养基上进行溶磷作用。形态和分子生物学分析鉴定其为具疣篮状菌（Talaromyces verruculosus）。在添加400 mg/L Cd的培养条件下,发现具疣篮状菌也有产生脲酶、淀粉水解酶和溶钾的特性,进一步说明它是一株耐受Cd并拥有多种植物促生能力的内生真菌。此外,具疣篮状菌对不同重金属的耐受结果显示,Zn2+、Cr6+、Pb2+、Ni2+、Cu2+、Co2+和Mn2+对菌株的最小抑制浓度（MIC）分别为3000、500、3500、1500、600、1200和10000mg/L,说明除了耐受Cd,它还能耐受其它多种重金属。2.测定不同培养时间、Cd浓度、磷酸钙浓度、磷源、p H和温度下具疣篮状菌溶磷的能力。结果显示:（1）磷的增溶量随培养时间的增加而增加,在培养5 d时达到最大值为227.03 mg/L。（2）在Cd浓度高达50 mg/L的培养基中,菌株培养5天后仍能溶解出180.13 mg/L的可溶性磷。在培养5天,培养基中Cd浓度为50 mg/L的条件下:（3）磷酸钙浓度对菌株的溶磷活性影响较大,当磷酸钙浓度为5 g/L时,菌株溶磷效率最高（170.02 mg/L）;（4）除磷酸钙以外,菌株还对磷酸氢钙、植酸钙和磷酸铝表现出溶解作用,溶磷量分别为204.76、52.36和9.76mg/L;（5）菌株在p H 6时溶出可溶性磷最多（191.84 mg/L）;（6）菌株的最适溶磷温度为33℃,此时溶磷值为198.20 mg/L。这些结果再次说明菌株具有在液体环境中耐镉和高效溶磷的能力。3.分析不同浓度Cd处理组（10、20、30、40和50 mg/L）中的具疣篮状菌在不同时间内（1、5和9天）对Cd的移除。结果表明:每个Cd处理组随着培养时间的延长,Cd移除率都有不同程度的增加,说明菌株有清洁不同Cd浓度污染废水的潜力。最大Cd移除率（57.56%）发生在第9天的10 mg/L Cd处理组中。移除机理分析发现,培养基中Cd的移除与菌株积累了大多数Cd有关。扫描电子显微镜（SEM）和X射线能量色散光谱（EDX）显示,Cd存在于MR41-1表面,对其形态未造成明显损伤,这印证了菌株耐受Cd的结果。傅里叶红外光谱（FTIR）表明MR41-1表面的羟基、羧基、胺基以及磷酸盐或硫酸盐基团等参与了菌株与Cd的吸附作用。4.研究具疣篮状菌对Cd污染土壤磷、镉元素和对绿豆种子生长的影响。在土壤孵育实验中,与未添加菌的对照组相比,添加菌30天后的Cd污染处理组中土壤有效磷含量显著增大了5.42 mg/kg,而有效Cd浓度显著减少了3.87 mg/kg,说明菌株不仅能在Cd污染土壤中溶解难溶性磷酸盐,同时还能降低Cd的生物有效性。在植物毒理实验中,相比于未添加菌的对照组,添加菌的无Cd污染处理组中绿豆平均根长、平均茎长、根鲜重、茎鲜重、根干重和茎干重分别显著增加了125.70%、23.90%、108.33%、100.00%、17.22%和9.09%。同样,添加菌的Cd污染处理组中绿豆生长参数相比于未添加菌的对照组也不同程度提升。这些结果说明菌株能够减轻Cd对植物的毒性,有利于植物生长。以上结果表明:具疣篮状菌具有作为生物肥料解决土壤“缺磷”和镉污染问题的潜力。值得注意的是,本文系首次报道具疣篮状菌具备多种促生特性、耐受重金属和修复镉污染的能力。
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