鎘脅迫對(duì)花生結(jié)瘤和生長(zhǎng)的影響

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

關(guān)鍵詞:鎘;根瘤菌;花生;結(jié)瘤;生長(zhǎng)

中圖分類號(hào):S565.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A 文章編號(hào):1001-4942(2010)05-0037-03

近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，重金屬污染成為我國(guó)乃至全球范圍所面臨的一個(gè)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(zhǎng)和共生固氮作用[1～5]。根瘤菌作為自然界中一類重要的農(nóng)業(yè)微生物，對(duì)于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)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(zhǎng)密切相關(guān)，因此，研究重金屬污染對(duì)根瘤菌的影響具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)研究重金屬鎘對(duì)花生根瘤菌的抑制作用，對(duì)花生結(jié)瘤和生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期探明Cd2+對(duì)根瘤菌生長(zhǎng)的影響規(guī)律，從而為控制自然界中重金屬鎘對(duì)花生根瘤菌的毒害提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 根瘤菌 本實(shí)驗(yàn)室保存的花生根瘤菌LX-4。

1.1.2 化學(xué)試劑 硫酸鎘(CdSO4)由廣州偉伯化工有限公司生產(chǎn)。

1.1.3 花生品種 魯花11號(hào)。

1.1.4 培養(yǎng)基 YMA基礎(chǔ)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(yíng)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(yàn)方法

1.2.1 紙片法 以YMA基礎(chǔ)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(gè)/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(cè)定根瘤菌被抑制的程度[6]。各濃度設(shè)4次重復(fù)。

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(yíng)養(yǎng)液的罐頭瓶中，粗砂通過紗布條吸取營(yíng)養(yǎng)液，以保證植物營(yíng)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(zhǎng)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(zhǎng)出子葉時(shí)，向缽中接種1 ml根瘤菌液。40天時(shí)收集花生，測(cè)試植株地上部分鮮重、干重、根瘤數(shù)和根瘤重。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘對(duì)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(shí)，菌株能夠生長(zhǎng)繁殖，無抑菌圈產(chǎn)生;在50 mg/L時(shí)，菌株能夠生長(zhǎng)繁殖，只有一個(gè)重復(fù)出現(xiàn)抑菌現(xiàn)象，其它3個(gè)無抑菌圈產(chǎn)生;在100 mg/L以上，鎘對(duì)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(qiáng)(見表1)。

2.2 鎘對(duì)花生根瘤菌結(jié)瘤的影響

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

2.3 鎘對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育的影響

鎘對(duì)花生生長(zhǎng)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(qiáng)。與對(duì)照植株相比，花生植株生長(zhǎng)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(xì)且短，須根量較少，結(jié)瘤很少或基本不結(jié)瘤(見表3)。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，鎘對(duì)花生根瘤菌抑制作用明顯，鎘濃度為50 mg/L時(shí)即表現(xiàn)出抑制作用，且隨鎘濃度的增大，抑制作用增強(qiáng)。在花生結(jié)瘤試驗(yàn)中，鎘濃度在100 mg/L時(shí)即表現(xiàn)出較強(qiáng)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(duì)花生侵染所造成的，同時(shí)也影響植物的根系發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。

鎘是非營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)植物有毒害作用，會(huì)影響植物的細(xì)胞代謝、生長(zhǎng)發(fā)育，并改變植物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)等[7]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鎘濃度在100 mg/L時(shí)對(duì)花生生長(zhǎng)即有明顯抑制作用，且隨鎘濃度的增大對(duì)花生生長(zhǎng)的毒害加重，這表明花生雖然對(duì)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(shí)可出現(xiàn)明顯污染，鎘的化合物毒性更大，當(dāng)質(zhì)量濃度為0.001 mg/L時(shí)，對(duì)魚類和其它水生物就能產(chǎn)生致死作用。氯化鎘對(duì)作物的危害也很大，其臨介質(zhì)量濃度為1.0 mg/L[8]。本試驗(yàn)由于設(shè)計(jì)濃度梯度較大，鎘對(duì)花生結(jié)瘤和生長(zhǎng)的臨界濃度有待進(jìn)一步試驗(yàn)。

參 考 文 獻(xiàn):

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