劉玉玲 ，彭 鷗 ，鐵柏清 *，劉亦婷 ，羅海艷 ，李丹陽(yáng) ，劉壽濤

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2.湖南省灌溉水源水質(zhì)污染凈化工程技術(shù)研究中心，長(zhǎng)沙410128；3.重金屬污染耕地安全高效利用湖南省工程研究中心，長(zhǎng)沙410128）

土壤重金屬污染是當(dāng)今最為突出的環(huán)境問題之一，其中，鎘（Cd）已成為我國(guó)受污染土壤中最主要的重金屬類污染物[1]。20世紀(jì)60年代，日本富山縣神通川流域出現(xiàn)“痛痛病”，就是由Cd引起的公害事件，引起人們對(duì)重金屬污染問題的高度重視[2]。Cd對(duì)人類和其他動(dòng)植物均有毒害作用。研究發(fā)現(xiàn)，Cd容易被植物尤其是一些農(nóng)作物吸收并富集，Cd脅迫下的植物會(huì)表現(xiàn)出一系列不良癥狀，如生長(zhǎng)抑制、植株矮小、萎黃病等，這都可能導(dǎo)致植物生物量大幅降低[3-5]。彭鷗等[6]研究發(fā)現(xiàn)水培條件下，當(dāng)Cd2+濃度為0.2～1 mg·L-1時(shí)，水稻各農(nóng)藝性狀與不加Cd的對(duì)照組相比均顯著降低，且Cd2+濃度越高，水稻產(chǎn)量越低。Cd會(huì)通過食物鏈在動(dòng)物體肝、腎等器官中累積，影響生理代謝，從而對(duì)動(dòng)物體各大系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的損害[7-9]。

近年來，微生物修復(fù)技術(shù)因其環(huán)境友好性和投入低等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。微生物作為土壤中的重要組成部分，具有比表面積大、帶電荷、代謝活動(dòng)旺盛、種類繁多、數(shù)量大等特點(diǎn)，有的土壤微生物不僅參與土壤中污染物的降解或轉(zhuǎn)化過程，還可作為環(huán)境載體吸附重金屬污染物[10]。本文使用的細(xì)菌（Delftia sp.B9）是從Cd污染土壤中篩選分離的一株耐鎘細(xì)菌[11]，該菌株已被證明能使土壤中的Cd從弱酸可溶態(tài)向可還原態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)化。已有大量研究報(bào)道該菌屬細(xì)菌能夠降解或轉(zhuǎn)化有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物[12-14]。Prakash等[15]報(bào)道了D.tsuruhatensis AR-7可以通過胞內(nèi)積累或細(xì)胞膜吸附將Se4+轉(zhuǎn)化為Se0，Caravaglia等[16]和Ubalde等[17]報(bào)道了Cr（Ⅵ）抗性菌D.acidovorans AR和Delftia sp.JD2對(duì)Cr（Ⅵ）的生物轉(zhuǎn)化，可將Cr（Ⅵ）還原成毒性較低的Cr（Ⅲ）。此外，有相關(guān)研究[18-19]表明，Delftia菌屬菌株能夠產(chǎn)生植物促生物質(zhì)，有效抑制病原菌活性，提升作物質(zhì)量和產(chǎn)量。然而，重金屬Cd脅迫下Delftia菌屬菌株對(duì)水稻生長(zhǎng)及積累Cd的研究較少，Delftia sp.B9在促進(jìn)水稻生長(zhǎng)及減少累積Cd中具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值。

本文使用耐鎘細(xì)菌Delftia sp.B9，研究不同Cd濃度對(duì)菌體產(chǎn)鐵載體和產(chǎn)吲哚乙酸（IAA）能力的影響，并將菌體添加于Cd脅迫下水稻種子發(fā)芽及幼苗試驗(yàn)，研究其對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗積累Cd的影響，為耐鎘菌株的應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

液體培養(yǎng)基：牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、氯化鈉5 g、蒸餾水 1 L，pH 7.2～7.4，121 ℃高壓滅菌鍋滅菌 30 min。

菌株及菌懸液制備：測(cè)試菌株為Delftia sp.B9（基因登錄號(hào)為MF679148，菌種保藏號(hào)為CGMCC No.16073，簡(jiǎn)稱B9）。將Delftia sp.B9接種于液體培養(yǎng)基中30℃、120 r·min-1培養(yǎng)24 h，用無(wú)菌水洗滌兩次后制成OD600=1.6（7.6×108cfu·mL-1）的菌懸液（菌懸液1，菌液濃度設(shè)置參考王秋菊等[20]），然后用無(wú)菌水將菌懸液1稀釋10倍（菌懸液2，7.6×107cfu·mL-1）、100倍（菌懸液3，7.6×106cfu·mL-1）、1000倍（菌懸液4，7.6×105cfu·mL-1）的稀釋液，備用。

水稻品種：華潤(rùn)2號(hào)（常規(guī)稻，全生育期119 d）；深兩優(yōu)5814（秈型兩系雜交水稻，全生育期137 d）。

1.2 Cd脅迫對(duì)Delftia sp.B9產(chǎn)鐵載體和產(chǎn)IAA能力的測(cè)定

用MKB液體培養(yǎng)基[21]培養(yǎng)菌株，采用CAS檢驗(yàn)法[21]測(cè)定菌株合成鐵載體的能力。菌株產(chǎn)鐵載體的能力用鐵載體活性單位（Siderophore unit，SU）表示，鐵載體活性單位的計(jì)算公式：

SU=[（Ar-As）/Ar]×100%

式中：Ar表示未接種菌液下的OD630值，As表示接種菌液下的OD630值。SU數(shù)值大小與菌株產(chǎn)鐵載體能力呈正相關(guān)。

菌株分泌IAA的能力采用Salkowski比色法[22]測(cè)定。

試驗(yàn)各處理如下：（1）B9；（2）B9+Cd1（0.01 mg·L-1Cd）；（3）B9+Cd2（0.1 mg·L-1Cd）。Cd濃度設(shè)置根據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2005），灌溉水中Cd允許的最大排放濃度為0.01 mg·L-1，以此作為Cd脅迫處理的低濃度，同時(shí)設(shè)置0.1 mg·L-1作為Cd脅迫處理的高濃度。

1.3 種子萌發(fā)試驗(yàn)

1.3.1 不同濃度Delftia sp.B9菌液對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響試驗(yàn)

采用光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)方法。選取大小一致、籽粒飽滿的水稻種子用2%的H2O2消毒6 min，再用去離子水反復(fù)沖洗3～5遍，將種子放入去離子水中浸種24 h后，均勻播于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑為12 cm）中，每皿鋪放30粒。分別加入1.1中制備的不同濃度的菌懸液20 mL，以添加無(wú)菌水的處理作為對(duì)照。各處理如下：（1）CK：無(wú)菌水；（2）B1：菌懸液1；（3）B2：菌懸液2；（4）B3：菌懸液3；（5）B4：菌懸液4。蓋上培養(yǎng)皿蓋，置于培養(yǎng)箱內(nèi)以光照16 h、黑暗8 h進(jìn)行培養(yǎng)，條件控制溫度為30℃。于培養(yǎng)7 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，以幼芽達(dá)到種子長(zhǎng)度一半，幼根與種子等長(zhǎng)作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，1次支根數(shù)以根長(zhǎng)與種子等長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)[23]。培養(yǎng)期間噴灑菌液使濾紙保持濕潤(rùn)。

1.3.2 Delftia sp.B9菌液對(duì)Cd脅迫下水稻種子萌發(fā)及幼苗耐Cd性試驗(yàn)

種子萌發(fā)的方法按照1.3.1中進(jìn)行，分別加入20 mL不同處理溶液浸潤(rùn)的種子，蓋上培養(yǎng)皿蓋，置于培養(yǎng)箱內(nèi)以光照16 h、黑暗8 h進(jìn)行培養(yǎng)，條件控制溫度為30℃。培養(yǎng)期間每日記錄種子發(fā)芽數(shù)，并在培養(yǎng)7 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)、幼根及幼芽長(zhǎng)度，根系、幼芽長(zhǎng)度用1/10 cm尺子人工測(cè)量。培養(yǎng)期間噴灑菌液使濾紙保持濕潤(rùn)（菌液濃度根據(jù)1.3.1結(jié)果選擇7.6×106cfu·mL-1）。各處理具體操作見表1。水稻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、耐性系數(shù)和脅迫指數(shù)的計(jì)算公式為：

發(fā)芽率（Germination rate，GR）=（發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（Germination index，GI）=∑（t d時(shí)的發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)）

活力指數(shù)（Vigor index，VI）=幼苗總根長(zhǎng)×GI[24]

耐性系數(shù)（Tolerance index，TI）=各處理中根系的長(zhǎng)度/對(duì)照的根系長(zhǎng)度

脅迫指數(shù)（Stress index，SI）=1-處理值/對(duì)照值[25]

1.4 Delftia sp.B9菌液對(duì)Cd脅迫下水稻幼苗積累Cd的影響試驗(yàn)

1.4.1 對(duì)水稻幼苗長(zhǎng)勢(shì)的影響

幼苗培養(yǎng)使用營(yíng)養(yǎng)液：1 L木村B營(yíng)養(yǎng)液中添加1 mL Arnon A-Z微量元素營(yíng)養(yǎng)液[26-27]。

種子萌發(fā)的方法按照1.3.1中進(jìn)行，種子萌發(fā)時(shí)每日適當(dāng)補(bǔ)充蒸餾水。待水稻幼苗長(zhǎng)到兩葉一心時(shí)移栽到燒杯中，移栽后加入培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，初始移栽時(shí)用1/3營(yíng)養(yǎng)液，15 d后用1/2營(yíng)養(yǎng)液。營(yíng)養(yǎng)液中Cd以CdCl2·2.5H2O的形式加入，菌懸液經(jīng)無(wú)菌水洗滌后加入并保持一定濃度（菌懸液濃度根據(jù)1.3.1結(jié)果選擇7.6×106cfu·mL-1）。培養(yǎng)液每5 d更換一次，調(diào)節(jié)pH至5.5～6.0。培養(yǎng)條件如表2所示，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。分別在水稻移栽后的第1、3、5、10、15 、20、30 d對(duì)水稻幼苗苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量。

表1 Cd脅迫下水稻種子發(fā)芽試驗(yàn)Table 1 Experiment on germination of rice seeds under Cd stress

表2 幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)處理Table 2 Experiment on growth of rice seedlings

1.4.2 對(duì)水稻幼苗葉綠素含量的影響

培養(yǎng)條件如表2所示，分別在水稻移栽后的第1、3、5、10、15、20、30 d采集水稻幼苗，葉綠素含量測(cè)定參照王備芳等[28]的方法進(jìn)行，葉綠素a（Chlorophyll-a，Chl a）、葉綠素b（Chlorophyll-b，Chl b）計(jì)算公式：

Chl a=（12.7D663-2.69D645）×V/m Chl b=（22.9D645-4.68D663）×V/m

式中：V表示提取液的體積，10-3L；W表示葉片的質(zhì)量，g。

1.5 Delftia sp.B9對(duì)Cd脅迫下水稻轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收Cd的影響試驗(yàn)

培養(yǎng)條件如表2所示，在水稻移栽后的第30 d收集水稻樣品，用自來水洗凈水稻植株，將植株根、莖、葉進(jìn)行手工分離，并置于105±2℃烘箱內(nèi)殺青1 h，然后在65±2℃下烘干至恒質(zhì)量。水稻樣品采用混合酸（HClO4∶HNO3=1∶4）濕法進(jìn)行消解，消解時(shí)每個(gè)樣品3個(gè)重復(fù)，每一臺(tái)消解儀上有3個(gè)空白樣品和3個(gè)質(zhì)控樣品。Cd濃度在0.1 mg·L-1以上的樣品用ICP-OES（美國(guó) PE8300）進(jìn)行測(cè)定，Cd濃度在0.1 mg·L-1及以下的樣品采用原子吸收分光光度計(jì)-石墨爐法（GTA120，美國(guó)Varian）測(cè)定。消解液不能及時(shí)測(cè)定時(shí)應(yīng)放入冰柜冷藏保存。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Office 2013、SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析與作圖，差異顯著性采用ANOVA單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd脅迫對(duì)Delftia sp.B9產(chǎn)鐵載體IAA能力的影響

由表3可知，Delftia sp.B9具有產(chǎn)鐵載體和產(chǎn)IAA的能力，其中，鐵載體活性單位（SU）為64.68%，OD630的As/Ar為0.35，As/Ar代表細(xì)菌產(chǎn)鐵載體的相對(duì)含量，該值越低SU值越高，表明產(chǎn)生的鐵載體的含量越高。一般產(chǎn)鐵載體能力較高的細(xì)菌As/Ar值低于0.5[29]，因此，Delftia sp.B9是一株高產(chǎn)鐵載體的細(xì)菌。Delftia sp.B9中產(chǎn)生的IAA質(zhì)量濃度為56.08 mg·L-1。當(dāng)培養(yǎng)基中Cd濃度為 0.01 mg·L-1時(shí)，均能提高B9產(chǎn)鐵載體和產(chǎn)IAA的能力，但未出現(xiàn)顯著性差異。當(dāng)培養(yǎng)基中Cd濃度為0.1 mg·L-1時(shí)，B9產(chǎn)鐵載體和產(chǎn)IAA的能力顯著下降，As/Ar值為0.53，為中等產(chǎn)鐵載體能力。

2.2 Delftia sp.B9菌液對(duì)Cd脅迫下水稻種子發(fā)芽的影響

2.2.1 不同濃度Delftia sp.B9菌液對(duì)水稻種子發(fā)芽率的影響

不同濃度菌液對(duì)不同品種水稻種子發(fā)芽率的影響見圖1，添加B1和B2的兩個(gè)處理對(duì)兩個(gè)水稻品種的萌發(fā)有明顯的抑制作用。與CK組相比，添加B1和B2使華潤(rùn)2號(hào)種子發(fā)芽率分別降低40.10%、16.87%；深兩優(yōu)5814種子發(fā)芽率分別降低40.44%、20.22%。添加B3和B4的處理對(duì)兩個(gè)品種水稻種子的發(fā)芽率與CK相比無(wú)顯著差異。后續(xù)實(shí)驗(yàn)中考慮到Cd濃度的脅迫作用，選用菌液B3（7.6×106cfu·mL-1）作為添加量。

表3 Cd脅迫對(duì)Delftia sp.B9產(chǎn)鐵載體和產(chǎn)IAA能力的影響Table 3 Effects of siderophore and IAA production by Delftia sp.B9 under Cd stress

2.2.2 Delftia sp.B9菌液對(duì)Cd脅迫下水稻種子發(fā)芽的影響

如表4所示，Cd處理濃度為0.01 mg·L-1時(shí)（T3），華潤(rùn)2號(hào)的種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與對(duì)照T1相比都有顯著提高，種子發(fā)芽率與T1相比雖有提高，但未達(dá)到顯著差異；深兩優(yōu)5814的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與T1相比無(wú)顯著差異，活力指數(shù)顯著增加。當(dāng)Cd處理濃度為0.01 mg·L-1并且添加Delftia sp.B9菌液時(shí)（T4），華潤(rùn)2號(hào)的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與T3相比均顯著降低；深兩優(yōu)5814的活力指數(shù)與T3相比顯著降低。

Cd處理濃度為0.1 mg·L-1時(shí)（T5），華潤(rùn)2號(hào)的種子發(fā)芽率與T1相比顯著降低，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與T1相比顯著提高；深兩優(yōu)5814的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與T1相比無(wú)顯著差異，活力指數(shù)顯著降低。當(dāng)Cd處理濃度為0.1 mg·L-1并且添加Delftia sp.B9菌液時(shí)（T6），華潤(rùn)2號(hào)的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與T5相比均顯著增加；深兩優(yōu)5814的活力指數(shù)與T5相比顯著增加。T6處理下華潤(rùn)2號(hào)的種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與T1相比顯著提高。

圖1 不同濃度Delftia sp.B9菌液對(duì)水稻種子發(fā)芽率的影響Figure 1 Effects of different concentrations of Delftia sp.B9 on germination rate of rice seeds

表4 不同濃度Cd脅迫下添加Delftia sp.B9對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響Table 4 The effects of Delftia sp.B9 on seed germination under Cd stress

由表5可以看出，當(dāng)Cd處理濃度為0.01、0.1 mg·L-1時(shí)，華潤(rùn)2號(hào)T3處理的耐性系數(shù)顯著高于T1，T6處理的耐性系數(shù)與T1相比未出現(xiàn)顯著差異，但顯著高于T5處理，T2、T3處理的脅迫指數(shù)比T1分別減小0.02、0.05，T4、T5、T6處理的脅迫指數(shù)與T1相比分別顯著增加0.02、0.14、0.02；深兩優(yōu)5814的T3、T6耐性系數(shù)均顯著高于T1，T2、T5、T6處理的脅迫指數(shù)均高于T1。Cd脅迫濃度高時(shí)（0.1 mg·L-1），對(duì)水稻種子發(fā)芽的脅迫指數(shù)：華潤(rùn)2號(hào)＞深兩優(yōu)5814。添加菌液對(duì)水稻種子發(fā)芽的脅迫指數(shù)：華潤(rùn)2號(hào)＞深兩優(yōu)5814。

表5 不同濃度Cd脅迫下添加Delftia sp.B9對(duì)水稻幼苗耐Cd性的影響Table 5 The effects of Delftia sp.B9 on Cd-tolerance of rice seedlings under Cd stress

2.3 Delftia sp.B9菌液對(duì)Cd脅迫下水稻幼苗積累Cd的影響

2.3.1 Delftia sp.B9菌液對(duì)Cd脅迫下水稻幼苗長(zhǎng)勢(shì)的影響

由表6可知，在水稻移栽培養(yǎng)后的第5 d，華潤(rùn)2號(hào)和深兩優(yōu)5814的3個(gè)處理水稻根長(zhǎng)出現(xiàn)差異，E2與E1相比未出現(xiàn)顯著差異，E3與E2、E1相比根長(zhǎng)均顯著增加，且這種差異一直到培養(yǎng)的第30 d。華潤(rùn)2號(hào)在培養(yǎng)15 d時(shí)，E3與E1、E2相比株高顯著增加；第30 d時(shí)E3處理比E1、E2處理株高分別增加3.86、5.76 cm；在培養(yǎng)第20 d時(shí)，E2處理與E1相比株高顯著降低，第30 d時(shí)E2處理比E1處理株高減少1.90 cm。深兩優(yōu)5814在培養(yǎng)15 d時(shí)，3個(gè)處理的株高之間出現(xiàn)顯著差異，大小為E3＞E1＞E2；第30 d時(shí)E3處理比E1、E2處理株高分別增加2.16、4.34 cm，E2處理比E1處理株高減少2.18 cm。

表6 不同處理下水稻幼苗長(zhǎng)勢(shì)（cm）Table 6 The effects of Delftia sp.B9 on Cd-tolerance of growth tendency of rice seedling（cm）

2.3.2 Delftia sp.B9菌液對(duì)Cd脅迫下水稻幼苗葉綠素含量的影響

由表7可知，水稻華潤(rùn)2號(hào)幼苗在移栽后第5 d，E2處理與E1、E3相比Chl a含量顯著減少；培養(yǎng)到第20 d時(shí)，E3處理與E1、E2相比顯著增加；到培養(yǎng)的第30 d，E3處理與E1、E2相比Chl a分別增加了0.81、2.29 mg·g-1，E2處理與E1相比Chl a顯著減少1.48 mg·g-1。深兩優(yōu)5814幼苗在移栽后第5 d，Chl a含量在3個(gè)處理間出現(xiàn)顯著差異，到培養(yǎng)的第30 d，Chl a含量為E3＞E1＞E2，E3處理與E1、E2相比Chl a分別增加了1.55、2.98 mg·g-1，E2處理與E1相比Chl a顯著減少1.43 mg·g-1。

華潤(rùn)2號(hào)幼苗在移栽后第5 d，E3處理與E1相比Chl b含量顯著增加，到培養(yǎng)的第30 d，E3處理與E1、E2相比Chl b分別增加了1.06、1.51 mg·g-1，E1處理與E2之間Chl b有所差異，但未達(dá)到顯著水平。深兩優(yōu)5814幼苗在移栽后第5 d，E3處理與E1、E2相比Chl b含量顯著增加，到培養(yǎng)的第30 d，E3處理與E1、E2相比Chl b分別增加了0.73、0.99 mg·g-1，E2處理與E1相比Chl b顯著減少0.26 mg·g-1。

表7 不同處理下水稻葉綠素含量（mg·g-1）Table 7 The differences of chlorophyll contents among different treatments（mg·g-1）

2.4 Delftia sp.B9對(duì)Cd脅迫下水稻轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收Cd的影響

由圖2可知，兩種水稻在移栽培養(yǎng)30 d后各部位Cd含量相差較大，且同一部位3個(gè)處理間Cd含量也相差很大。對(duì)照組（E1）根、莖、葉中也含有Cd，其可能來源于營(yíng)養(yǎng)液配制所需使用的藥品，其中含有微量的Cd。在Cd脅迫下（E2）華潤(rùn)2號(hào)根、莖、葉中Cd含量分別達(dá)到129.26、47.43、16.87 mg·kg-1，添加Delftia sp.B9菌液的處理（E3）中Cd含量分別達(dá)到46.78、15.37、4.92 mg·kg-1，與 E2 相比分別減少了 82.48、32.06、11.95 mg·kg-1，減 少 率 分 別 達(dá) 到 63.81%、67.59%、70.84%。深兩優(yōu)5814在T2處理下根、莖、葉中Cd含量分別達(dá)到89.35、30.29、9.64 mg·kg-1，E3中Cd含量與E2相比分別減少了67.86、22.67、7.79 mg·kg-1，減少率分別達(dá)到75.95%、74.84%、80.81%。同時(shí)，深兩優(yōu)5814各部位Cd含量均低于華潤(rùn)2號(hào)。

圖2 不同處理水稻幼苗各部位Cd含量Figure 2 Cadmium concentration in various parts of rice seedling of different treatments

3 討論

種子萌發(fā)是植物實(shí)現(xiàn)天然更新的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[30]，是植物個(gè)體發(fā)育早期的生活史特征，影響結(jié)實(shí)率和成活率等后期生活史特征[31]。水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，水稻萌發(fā)時(shí)期生長(zhǎng)狀況直接影響作物以后的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。Liu等[32]提出選育水稻品種時(shí)，不應(yīng)只關(guān)注水稻的Cd吸收積累特性，還要關(guān)注水稻幼苗時(shí)期的生長(zhǎng)情況。種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)是衡量農(nóng)作物種子發(fā)芽能力的重要指標(biāo)，反映了種子發(fā)芽速度與整齊度的潛勢(shì)，發(fā)芽指數(shù)能夠反映種子在整個(gè)發(fā)芽期的綜合活力?；盍χ笖?shù)是反映種子品質(zhì)的重要參數(shù)，既能反映種子發(fā)芽率、發(fā)芽速度，又能反映生長(zhǎng)活力。這些指標(biāo)能夠從不同角度反映出水稻苗期耐鎘性的強(qiáng)弱[33-35]。低Cd濃度（0.01 mg·L-1）增加了華潤(rùn)2號(hào)和深兩優(yōu)5814兩個(gè)水稻品種的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，同時(shí)華潤(rùn)2號(hào)脅迫指數(shù)表現(xiàn)為促進(jìn)作用；高濃度Cd脅迫（0.1 mg·L-1）可以降低兩種水稻的發(fā)芽率耐性系數(shù)，脅迫指數(shù)顯著增大（表4、表5）。出現(xiàn)這種低促高抑現(xiàn)象的原因可能是低濃度Cd提高胚的生理活性，從而促進(jìn)種子萌發(fā)，高濃度Cd使得種子中淀粉酶和蛋白酶活性受到抑制，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)中物質(zhì)和能量供應(yīng)不足，抑制種子的正常萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[36-37]。另外，已有研究表明，Cd脅迫下植物細(xì)胞中DNA和RNA活性降低，核酸含量下降，有絲分裂過程受阻，從而影響種子發(fā)芽過程[38]。高濃度Cd脅迫對(duì)兩個(gè)水稻品種的耐性系數(shù)和脅迫指數(shù)大小均表現(xiàn)為華潤(rùn)2號(hào)＞深兩優(yōu)5814，這也表明Cd脅迫對(duì)不同品種水稻種子萌發(fā)的影響有差異，不同水稻品種的Cd耐性差異很大[39]。目前認(rèn)為植物的耐Cd途徑主要有限制Cd吸收、螯合沉淀和區(qū)域化作用[40]。鄔飛波等[41]研究表明植物對(duì)重金屬的耐性和積累在種間和基因型之間存在差異，在重金屬脅迫下植物螯合態(tài)合成是植物對(duì)脅迫的一種適應(yīng)性反應(yīng)，耐性基因型合成較多的植物螯合態(tài)，植物螯合態(tài)可與重金屬螯合，進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡貯存，從而達(dá)到解毒效果。深兩優(yōu)5814在0.1 mg·L-1Cd脅迫下種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均高于華潤(rùn)2號(hào)，同時(shí)幼苗培養(yǎng)中Chl a、Chl b以及株高、根長(zhǎng)等都高于華潤(rùn)2號(hào)（表6、表7），可能是因?yàn)樯顑蓛?yōu)5814是低積累Cd品種，幼苗培養(yǎng)后各部位Cd含量均遠(yuǎn)小于華潤(rùn)2號(hào)（圖2）。

本實(shí)驗(yàn)中Cd脅迫下添加Delftia sp.B9菌液能提高水稻幼苗的葉綠素含量，增加植株株高，并能顯著減少水稻植株各部位Cd含量，可能是由于菌株對(duì)Cd2+的吸附，Delftia sp.B9對(duì)Cd2+具有較高的耐性和吸附能力[11]，從而減少了Cd2+對(duì)水稻幼苗的脅迫，同時(shí)減少水稻幼苗對(duì)Cd2+的吸收和積累；另外，Delftia sp.能產(chǎn)生與植物促生菌（PGP）相關(guān)的代謝產(chǎn)物，如鐵載體及IAA等促生物質(zhì)，這些促生物質(zhì)能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，同時(shí)減少植物對(duì)Cd2+的吸收，減緩Cd對(duì)植物的脅迫。陸仲煙等[42]研究發(fā)現(xiàn)，Cd脅迫濃度在10 mg·L-1時(shí)接種伯克氏菌能顯著提高水稻種子的活力指數(shù)、耐性系數(shù)和根系鮮質(zhì)量。王立等[43]發(fā)現(xiàn)接種叢枝菌根真菌顯著減輕Cd脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)的抑制程度，水稻株高比對(duì)照組增加10%～13%。植物促生菌對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有積極的影響，不僅為植物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，固氮、溶磷、溶鐵，并產(chǎn)生植物激素，還能提高植物抗逆性，抵抗致病生物體的感染[18，44]。龐海東等[45]、楊麗等[46]的研究表明，促生菌產(chǎn)生的IAA和鐵載體可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高植物對(duì)重金屬的耐受性。鐵載體不僅具有運(yùn)輸鐵離子的作用，還可以與多種重金屬離子進(jìn)行絡(luò)合，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，降低環(huán)境中重金屬離子的濃度。Piotrowska-Niczyporuk等[47]研究發(fā)現(xiàn)IAA能夠通過抑制重金屬吸附來恢復(fù)植物的生長(zhǎng)，緩解重金屬對(duì)植物的毒害。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，Delftia sp.B9菌液能產(chǎn)生56.08 mg·L-1IAA，是一株高產(chǎn)鐵載體的細(xì)菌（表3），高濃度Cd脅迫會(huì)顯著降低Delftia sp.B9產(chǎn)鐵載體和產(chǎn)IAA的能力。添加不同濃度的Delftia sp.B9菌液對(duì)水稻種子萌發(fā)影響不同（圖1），高濃度菌液會(huì)抑制水稻種子萌發(fā)，這可能是由于菌液濃度過高產(chǎn)生某些有害的中間代謝產(chǎn)物，抑制了種子萌發(fā)。稀釋后低濃度的菌液對(duì)種子萌發(fā)無(wú)抑制作用，也沒有顯著的促進(jìn)作用，但能顯著增加水稻株高和葉綠素含量。Morel等[44]研究表明，接種Delftia sp.JD2雖然不能增加苜蓿的苗產(chǎn)量，但能促進(jìn)其根系的發(fā)育，同時(shí)能夠增加4%～5%的作物產(chǎn)量。低濃度Cd脅迫下添加菌液沒有增加種子的發(fā)芽率，這可能是因?yàn)榫簩?duì)Cd進(jìn)行吸附使Cd濃度降低，減少了低濃度Cd對(duì)水稻種子萌發(fā)的促進(jìn)作用；高濃度Cd脅迫下添加菌液比不添加的處理水稻種子的發(fā)芽率顯著提高，可能是菌液對(duì)Cd進(jìn)行吸附使Cd濃度降低，緩解了對(duì)種子的毒害，也可能是菌液產(chǎn)生鐵載體降低了水稻種子對(duì)Cd的吸收。

4 結(jié)論

（1）Cd脅迫濃度為0.1 mg·L-1時(shí)，添加Delftia sp.B9菌液可以提高水稻華潤(rùn)2號(hào)、深兩優(yōu)5814種子發(fā)芽率、活力指數(shù)和耐性系數(shù)，耐性系數(shù)分別顯著增加0.19、0.32。

（2）Cd脅迫濃度為0.1 mg·L-1時(shí)，添加Delftia sp.B9菌液的處理能使兩種水稻幼苗的Chl a含量分別增加2.29、2.98 mg·g-1，Chl b含量分別增加1.51、0.99 mg·g-1，植株株高分別增加5.76、4.34 cm。

（3）Cd脅迫濃度為0.1 mg·L-1時(shí)，添加Delftia sp.B9菌液的處理使華潤(rùn)2號(hào)根、莖、葉中Cd含量分別降低63.81%、67.59%、70.84%，深兩優(yōu)5814根、莖、葉中Cd含量分別降低75.95%、74.84%、80.81%。