李氏禾对镍的富集响应及根际微生物特征研究

作     者：覃辉 

作者单位：桂林理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林华

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：李氏禾 镍 富集特征 生理响应 微生物群落 

摘      要：植物修复技术凭借着成本低、绿色环保等优点被人们所认可并广泛应用于重金属污染修复领域。李氏禾(Leersia hexandra Swartz)是一种多金属富集植物,对水体和土壤中的Ni和Cr均有很强的耐性和积累能力。为了深入研究李氏禾富集Ni后的生理响应以及其根际环境与植物相互作用机制,本课题以重金属富集植物李氏禾为试验材料,通过水培、土培与根箱培养三种不同的方式,测定李氏禾在不同环境的Ni污染下富集特征与生理响应情况。同时,综合利用16S r DNA测序技术研究李氏禾在Ni污染与Ni、Cr复合污染下的根际环境特征,探讨根际环境与植物的相互作用机制,旨在完善李氏禾富集生理响应与根际环境作用的理论体系,并为李氏禾实际应用于复合污染治理提供参考。主要的研究结果如下:1.在水培实验中,当Ni浓度为90mg/L时,李氏禾根、茎、叶中的Ni含量分别可达1839.17mg/kg、478.13mg/kg、994.83mg/kg。随着Ni浓度的提升,李氏禾叶片中的总蛋白含量及抗氧化酶活性先升后降,丙二醛含量持续上升,叶绿素含量和光合参数均随着Ni处理浓度的提升而降低。实验结果表明在低浓度Ni胁迫时,李氏禾体内的抗氧化酶系统会被激活,能减缓重金属胁迫对植物的危害。2.在土培实验中,当Ni浓度为200mg/kg时,李氏禾根、茎、叶中的Ni含量分别可达1800.42mg/kg、222.75mg/kg、227.88mg/kg。随着Ni处理浓度的上升,李氏禾叶片的丙二醛含量呈现先降后升的趋势,总蛋白与抗氧化酶活性随浓度变化先升后降,而叶绿素含量受到重金属的抑制持续下降。实验结果表明李氏禾在土壤中的富集响应特征与水体中相似。在Ni胁迫下,李氏禾根际土壤细菌群落多样性显著大于(p0.05)未栽培植物的土壤,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroides)、厚壁菌门(Firmicutes)是根际土壤中相对丰度较高的菌群,且根际土壤中的Parcubacteria门可能对Ni污染修复有着促进作用。3.在根箱实验中,李氏禾根际土壤的p H值均显著低于(p0.01)非根际土壤与基质土壤,而根际土壤的土壤酶活性均显著高于(p0.05)非根际土壤与基质土壤。随着Ni、Cr处理浓度的升高,李氏禾的p H、土壤酶活性、株高、生物量及重金属富集量均受到抑制。在Ni、Cr复合污染下,李氏禾根际土壤中相对丰度最高的三种菌属为Alicyclobacillus属、Bordetella属及Mucilaginibacter属,且微生物群落与土壤酶活性联系密切。其中根际土壤的Hydrotalea属可能对李氏禾的生长及富集能力有促进作用。