鎘脅迫對花生結瘤和生長的影響

摘 要:采用紙片法和水培法，研究鎘脅迫對花生根瘤菌和花生生長的影響。試驗結果表明，鎘濃度在50 mg/L 以上，對根瘤菌的生長繁殖即有抑制作用，100 mg/L以上對花生結瘤和生長表現(xiàn)出較強的抑制作用，隨鎘濃度增大，抑制作用增強。

關鍵詞:鎘;根瘤菌;花生;結瘤;生長

中圖分類號:S565.2 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2010)05-0037-03

近年來，隨著工業(yè)生產的發(fā)展，重金屬污染成為我國乃至全球范圍所面臨的一個重要的環(huán)境問題。被重金屬污染的土壤，不僅肥力下降，而且使土壤中微生物數(shù)量顯著減少，抑制植物生長和共生固氮作用[1～5]。根瘤菌作為自然界中一類重要的農業(yè)微生物，對于整個生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)起著極其重要的作用，也是環(huán)境中重要的氮素來源，它的存在直接與植物生長密切相關，因此，研究重金屬污染對根瘤菌的影響具有一定的現(xiàn)實意義。本試驗研究重金屬鎘對花生根瘤菌的抑制作用，對花生結瘤和生長發(fā)育的影響，以期探明Cd2+對根瘤菌生長的影響規(guī)律，從而為控制自然界中重金屬鎘對花生根瘤菌的毒害提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 根瘤菌 本實驗室保存的花生根瘤菌LX-4。

1.1.2 化學試劑 硫酸鎘(CdSO4)由廣州偉伯化工有限公司生產。

1.1.3 花生品種 魯花11號。

1.1.4 培養(yǎng)基 YMA基礎培養(yǎng)基:甘露醇10 g，酵母粉 1 g，K2HPO4 0.5 g， MgSO4#8226;7H2O 0.2 g，NaCl 0.1 g，CaCl2#8226;6H2O 0.1 g，Rh微量元素液4 ml，瓊脂15 g，ddH2O 1 000 ml，pH 6.8～7.0。

Rh微量元素液:H3BO3 5 g ，Na2MoO4 5 g，ddH2O 1 000 ml。

Fahraeus無氮植物營養(yǎng)液:CaCl2#8226;2H2O 0.1 g，MgSO4#8226;7H2O 0.12 g，KH2PO4 0.1 g，檸檬酸鐵 5 mg，Na2HPO4#8226;2H2O 0.15 g，Gibson微量元素液1 ml;ddH2O 1 000 ml，pH 6.5～7.0。

Gibson微量元素液:H3BO3 2.86 g，ZnSO4#8226;7H2O 0.22 g，MnSO4#8226;4H2O 2.03 g，Na2MoO4#8226;2H2O 0.126 g，CuSO4#8226;5H2O 0.08 g，ddH2O 1 000 ml。

1.2 試驗方法

1.2.1 紙片法 以YMA基礎培養(yǎng)基制備花生根瘤菌LX-4的混菌平板(菌液濃度為108個/ml)。用無菌濾紙小圓片(直徑1 cm)浸入不同濃度CdSO4溶液(1，50，100，150，200，250，300，400，500 mg/L)，放入混菌平板上，將平板置于28℃條件下培養(yǎng)，分別于第3天、第7天測定根瘤菌被抑制的程度[6]。各濃度設4次重復。

1.2.3 花生水培法

采用雙層缽盆栽，即將塑料杯用一紗布條穿過底部，杯中裝入去雜洗凈的粗砂，分別插入盛有不同濃度CdSO4溶液(0，100，200，300，500 mg/L)的Fahraeus無氮植物營養(yǎng)液的罐頭瓶中，粗砂通過紗布條吸取營養(yǎng)液，以保證植物營養(yǎng)需要并保持砂有一定濕度。

挑選均勻一致的花生種子，在95%的乙醇和0.1%HgCl2中各浸泡5 min消毒，用無菌水清洗10次， 25℃下催芽。挑選根系生長一致的催芽花生種子播種于滅菌的雙層缽中，置自然光下培養(yǎng)。待植株長出子葉時，向缽中接種1 ml根瘤菌液。40天時收集花生，測試植株地上部分鮮重、干重、根瘤數(shù)和根瘤重。

2 結果與分析

2.1 鎘對花生根瘤菌LX-4的抑制作用

花生根瘤菌LX-4在鎘濃度1 mg/L時，菌株能夠生長繁殖，無抑菌圈產生;在50 mg/L時，菌株能夠生長繁殖，只有一個重復出現(xiàn)抑菌現(xiàn)象，其它3個無抑菌圈產生;在100 mg/L以上，鎘對根瘤菌LX-4有明顯抑制作用，且隨鎘濃度增大，抑制作用增強(見表1)。

2.2 鎘對花生根瘤菌結瘤的影響

鎘對花生根瘤菌LX-4結瘤表現(xiàn)出較強的抑制作用，且隨鎘濃度的增大，結瘤數(shù)和瘤重都明顯下降。在鎘濃度100 mg/L時，根瘤菌雖能夠侵染花生并結瘤，但侵染期延長，形成的花生根瘤也小，根瘤多數(shù)著生在側根上。濃度超過200 mg/L，花生結瘤數(shù)明顯減少，且根瘤較小(見表2)。

2.3 鎘對花生生長發(fā)育的影響

鎘對花生生長發(fā)育有明顯的抑制作用，且隨鎘濃度的增大抑制作用增強。與對照植株相比，花生植株生長緩慢，矮小;隨著鎘濃度的增大，植株高度、植株鮮重、根鮮重均明顯降低;主根細且短，須根量較少，結瘤很少或基本不結瘤(見表3)。

3 結論與討論

試驗結果表明，鎘對花生根瘤菌抑制作用明顯，鎘濃度為50 mg/L時即表現(xiàn)出抑制作用，且隨鎘濃度的增大，抑制作用增強。在花生結瘤試驗中，鎘濃度在100 mg/L時即表現(xiàn)出較強的抑制作用，根瘤重量隨鎘濃度的增大而降低，這可能是鎘抑制根瘤菌對花生侵染所造成的，同時也影響植物的根系發(fā)育和營養(yǎng)元素的吸收。

鎘是非營養(yǎng)元素，對植物有毒害作用，會影響植物的細胞代謝、生長發(fā)育，并改變植物體的形態(tài)結構等[7]。本試驗結果表明，鎘濃度在100 mg/L時對花生生長即有明顯抑制作用，且隨鎘濃度的增大對花生生長的毒害加重，這表明花生雖然對鎘具有一定的耐受性，但其耐鎘具有有限性。

灌溉水中含鎘0.04 mg/L時可出現(xiàn)明顯污染，鎘的化合物毒性更大，當質量濃度為0.001 mg/L時，對魚類和其它水生物就能產生致死作用。氯化鎘對作物的危害也很大，其臨介質量濃度為1.0 mg/L[8]。本試驗由于設計濃度梯度較大，鎘對花生結瘤和生長的臨界濃度有待進一步試驗。

參 考 文 獻:

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[8] 鎘的危害與預防[EB/OL].醫(yī)學教育網，www.med 66.com