根施伯克氏菌对小麦镉吸收转运的两段式阻控作用

来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：

作者：郭佳佳,王常荣,刘仲齐,黄青青,张长波,黄永春,薛卫杰,孙约兵

单位：农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191,东北农业大学资源与环境学院, 哈尔滨 150030,农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191,农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191,农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191,农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191,农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191,农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191,农业农村部环境保护科研监测所, 农业农村部产地环境污染防控重点实验室, 天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191

摘要：为评估将伯克氏菌Y4（Burkholderia sp.Y4）作为污染农田小麦降镉（Cd）菌的可行性，通过微生物高通量测序、土壤Cd逐级提取、小麦Cd亚细胞分布和赋存形态检测等手段，分析了菌株Y4处理下根际土壤微生物群落和Cd有效态变化，以及小麦根、基节、节间和籽粒Cd含量及其转运特征.结果表明，根施菌株Y4显著降低了小麦根部和籽粒Cd含量，与对照处理相比降幅分别为7.7%和30.3%.小麦营养器官Cd含量及Cd转移因子结果显示，菌株Y4处理使Cd从基节向节间的转移因子降低79.3%，小麦节间Cd含量也随之降低50.9%.Cd赋存形态研究发现，菌株Y4处理增加了根和基节中残渣态Cd占比，降低了根系中无机态和水溶态Cd的含量，并提高了基节中残渣态Cd含量.进一步检测Cd的亚细胞分布发现，根细胞壁和基节细胞液中Cd含量增幅分别达21.3%和98.2%，可见菌株Y4处理提高了根细胞壁和基节细胞液对Cd的固定能力.深入研究根际土壤发现，菌株Y4处理使小麦成熟期根际伯克氏菌的相对丰度由9.6%提高至11.5%，并改变了土著微生物的群落结构，提高了Gemmatimonadales、Pseudomonadales和Chitinophagales等相对丰度，并降低了Acidobacteriota等相对丰度.同时，施加菌株Y4提高了根际土pH值，增幅达8.3%；降低了土壤中的可交换态Cd、碳酸盐结合态Cd和铁锰氧化物结合态Cd含量，其降幅分别达44.4%、21.7%和15.9%，而残渣态Cd比例高达53.6%.根施菌株Y4提高了土壤中硝态氮和铵态氮的含量，增幅可达22.0%和21.4%，并且碱解氮含量也有一定程度提高.由此可见，根施菌株Y4不但提高了土壤氮素可利用性，同时能够通过降低根际土壤中Cd有效性、提高小麦根和基节的Cd拦截固定能力，“两段式”阻控污染土壤中Cd向小麦籽粒的转运积累.故伯克氏菌Y4作为小麦降Cd促生菌剂具有一定的应用潜力.

关键词：伯克氏菌,小麦,镉（Cd）,吸收,微生物群落结构,