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胡杨(Populus euphratica)是杨柳科杨属中最原始的落叶乔木,同时也是我国濒危的植物种。在我国,胡杨主要分布在新疆、内蒙古的荒漠区,对干旱、盐碱、重金属等多种逆境具有很强的抵抗能力,是荒漠地区生长的唯一乔木树种。本文以新疆塔里木河流域原始胡杨林的根际土壤为对象,考察了其中重金属抗性菌的多样性,并从中筛选出可促进宿主植物在重金属胁迫下抗逆生长的菌株,以期用于环境重金属的植物-微生物联合修复。 本文用含不同种类重金属(Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+)的固体培养基从胡杨根际土壤中分离到177株抗性菌株,其中90株来自Cu(1 mM)平板,13株来自Zn(1 mM)平板,28株来自Ni(1 mM)平板,46株来自Pb(2 mM)平板。通过多种重金属的抗性检测发现,其中162株对至少一种重金属的耐受性超过2 mM;14株为单一重金属抗性,48株具有两种重金属抗性,而超过两种重金属抗性的细菌则有99株,超过了总数的一半,说明大多数胡杨根际菌对多种重金属具有较强抗性。 通过扩增核糖体DNA的酶切分析(Amplified Ribosomal DNA Restriction analysis,ARDRA)对其中的146个菌株进行了基于16S rDNA酶切带型多样性的分类操作,将这些菌株分成40个不同的分类操作单位(Operational Taxonomic Units,OTUs)。各个OTU所含菌数不尽相同,其中包含最多菌数的OTU编号为8(第八个类别),含有19个菌株,仅有一个菌的OTU编号则有14个。 以拟南芥为模型的植物重金属胁迫生长实验筛选得到具有显著的植物抗逆促生作用的7个菌株。其中的菌株Cu65接种拟南芥后,在500μM Zn2+胁迫下,经过14d生长后,使宿主植物生物量较未接种的对照增加了1倍以上;菌株Cu38和Pb3则使宿主在100μM Ni2+的胁迫下,生物量比对照增加了2倍以上。对这7个菌株进行了基于16SrDNA序列的菌种鉴定,其中Cu38属于Microbacterium,Cu65属于Phyllobacterium,Zn9属于Stenotrophomonas,Ni8属于Cupriavidus,Ni22和Cu90都属于Streptomyces,Pb3属于Sphingomonas。结合OTU的分类情况,这7个菌株分属于不同的OTU,说明通过OTU区分不同属的细菌具有较高的可信度。 通过代谢产物检测,初步发现菌株Cu90具有较高的分泌铁载体的能力,Cu38能产生较多量的ACC脱氨酶以及IAA,Cu65和Pb3具有较高的产IAA的能力,Cu90和Ni22在含100μM Ni2+的King B培养基中能分泌较不含重金属的培养基更多的IAA。Cu65在含Zn2+的培养基中,IAA浓度与Zn2+浓度呈负相关。研究结果初步表明这几个菌株对植物在重金属胁迫下的抗逆促生机制涉及到菌体所产IAA、ACC脱氨酶、铁载体以及乙偶姻这几种代谢产物的作用。