伯克氏菌Y4对水稻幼苗镉损伤和镉吸收的影响

为探明伯克氏菌Y4(Burkholderia sp.Y4)对镉(Cd)胁迫下水稻幼苗的生长和Cd吸收积累的影响及其作用机制,以水稻低Cd积累品种湘早籼24(X24)和高Cd积累品种T优705(T705)为材料,通过水稻种子萌发和幼苗试验,利用非损伤微测技术和原子吸收等检测方法,研究外源施加伯克氏菌Y4对Cd胁迫下水稻生长和毒性损伤的影响及其抑制水稻Cd吸收积累的作用机制.结果表明,伯克氏菌Y4可以缓解Cd对水稻生长的抑制作用,使种子发芽势提高13.8％,此外,接种菌株Y4后7 d,水稻幼根和幼芽长度分别增长83.3％和12.2％,干重分别增加56.8％和12.5％,而接种菌株Y4后10 d,水稻幼根和幼芽长度分别增长28.6％和20.0％,干重分别增加113.2％和46.0％.深入研究发现,施加菌株Y4缓解了 Cd胁迫下水稻的氧化应激损伤,显著降低了幼苗地上部及根系中氧化损伤产物丙二醛(MDA)的水平,降幅分别达到21.5％和16.9％;同时,Cd胁迫下水稻抗氧化酶活性的变化也在菌株Y4的作用下得到缓解,幼苗根系中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性水平恢复至与无Cd空白对照组无显著差异,而幼苗地上部中的酶活变化幅度也分别由176.9％和74.8％降低至53.3％和21.5％.另一方面,伯克氏菌Y4还能够抑制不同Cd积累型水稻品种幼苗对Cd的吸收,外源施加菌株Y4显著降低了水稻幼苗地上部及根系中的Cd含量,使高Cd积累品种T705地上部及根系中Cd含量分别下降79.2％和62.7％,而在低Cd积累品种X24中的降幅分别为57.3％和24.1％.深入研究发现,根施伯克氏菌Y4可使水稻幼苗根系表面形成黄色根膜,同时降低了根伸长区的Cd2+离子流速.高Cd积累品种T705对Cd2+的吸收流速显著高于低Cd积累品种X24,外源施加菌株Y4使3 d苗龄T705和X24对Cd2+的吸收流速分别下降36.0％和35.0％,而10 d苗龄T705和X24对Cd2+的吸收流速则分别下降44.6％和24.9％.由此可见,伯克氏菌Y4通过缓解Cd胁迫造成的氧化应激反应,能够降低Cd对水稻生长的抑制作用和毒性损伤,此外,菌株Y4还能够改变水稻根膜并有效降低不同品种水稻根伸长区对Cd2+的吸收速率和根Cd积累量,进而抑制Cd向地上部的转运积累,为伯克氏菌Y4作为水稻降Cd促生菌剂的应用提供了理论依据和数据支持.