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随着近代工业的迅速发展，现代交通工具和工厂排放大量废弃物，特别是大量地下矿产的开采和冶炼，造成了土壤和水体严重的重金属污染。环境中的重金属，不仅严重危害农作物的生长和产量；而且会在农作物产品中积累，严重危害人类的身体健康。因此如何缓解重金属对农作物生长的危害，降低农作物体内积累的重金属含量就成为一个亟待解决的问题。光合细菌（Photosynthetic Bacteria，PSB）是能进行不放氧光合作用的一大类细菌总称，广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤内。在不同的自然环境下，光合细菌具有多种不同的功能（固氮、脱氢、固碳、硫化物氧化），在自然界的碳、氮、硫循环中起着重要作用。光合细菌在净化水质、鱼虾养殖、禽畜饲养、有机肥料以及新能源开发方面，有广阔的应用前景。近年来由于资源匮乏，环境污染等问题的困扰，使世界各国不少的科学工作者将目光转向了这类新的微生物资源一光合细菌的开发和应用。本实验主要通过水培和盆栽的方法，研究了光合细菌球形红细菌（Rhodobactersphaeroides）与培养介质（培养液和土壤）中的重金属相互作用。主要从农作物幼苗的生长指标，重金属积累状况，以及生理生化指标说明重金属对农作物的伤害以及球形红细菌在减少农作物中重金属积累的作用。第一部分：球形红细菌减少小麦、油菜幼苗中铜含量的效应采用水培试验，研究了球形红细菌菌悬液对铜胁迫下小麦（Triticum aestivum）和油菜（Brassica campestris）幼苗生长及富集铜的效应。结果表明：过量Cu2+对小麦、油菜幼苗的生长有抑制作用；油菜幼苗比小麦幼苗更易积累环境中的Cu2+；施用球形红细菌菌悬液后，小麦、油菜生长受到Cu2+的抑制都有不同程度的缓解，其中小麦茎叶长度，根系长度和鲜重的增长率范围依次为1.2％～54.6％、2.1％～11.1％、0.6％～38.4％；油菜相应的增长率为3.4％～11.3％、2.6％～16.7％、7.7％～49.8％。其各部分铜的积累都有不同程度的降低，而且70mg／L菌悬液比35mg／L菌悬液缓解作用更为明显，小麦茎叶，根系铜积累降低率范围依次为5.5％～62.1％、6.5％～32.8％；油菜相应的降低率为32.4％～58.3％、6.6％～30.0％。第二部分：球形红细菌对铜胁迫下盆栽油菜幼苗生长和铜积累的影响采用盆栽试验，研究了球形红细菌菌悬液对铜胁迫下油菜幼苗生长及各部分铜积累的影响。结果表明：过量Cu2+对油菜幼苗的生长有抑制作用；油菜幼苗各部分铜积累都随土壤中铜浓度的增加而增加，其铜积累量均为根系＞茎叶。施用球形红细菌菌悬液后油菜幼苗生长受到Cu2+的抑制都有不同程度的缓解，油菜茎叶长度，根系长度，鲜重和干重的增长率范围依次为0％～8.8％、0％～15.8％、0.3％～11.4％和0％～3.7％。其各部分铜的积累都有不同程度的降低，油菜整株，茎叶和根系铜积累的降低率范围依次为2.8％～11.7％、1.7％～20.3％、6.8％～18.8％。第三部分：球形红细菌对镉胁迫下小麦、油菜幼苗生长及镉积累的影响采用水培试验，研究了球形红细菌菌悬液对重金属镉胁迫下小麦和油菜幼苗生长及富集镉的效应。结果表明，重金属镉能抑制小麦、油菜幼苗的生长，随着镉浓度的增加，生长受到的抑制越明显，但镉浓度为0.5mg／L时对小麦生长有一定促进作用。镉的浓度为0.5 mg/L、10 mg/L、20mg/L，菌悬液的浓度为35mg/L、70mg/L（湿重）时，小麦和油菜幼苗生长受到的镉抑制都有不同程度的缓解，几项生长指标都有一定的增长，其中小麦茎叶长度，根系长度和鲜重的增长率范围依次为3.2％～11.3％、2.5％～6.9％、11.3％～65.8％；油菜相应的增长率为1.0％～14.7％、5.8％～3414％、3.9％～27.6％。小麦、油菜幼苗各部分镉的积累都随水培液中镉浓度的增加而增加，其镉积累量均为根系＞茎叶。加入菌悬液后两种植物各部分镉积累都有不同的程度的降低，而且高浓度的菌悬液比低浓度的菌悬液降低率高，小麦茎叶，根系，整株镉积累的降低率范围依次为8.3％～16.4％、3.8％～31.7％、3.4％～15.0％；油菜相应的降低率为1.1％～12.3％、50.6％～58.5％、0.9％～25.2％。第四部分：球形红细菌对镉胁迫下盆栽油菜幼苗生长和镉积累的影响采用盆栽试验，研究了球形红细菌菌悬液对重金属镉胁迫下油菜幼苗生长及各部分镉积累的影响。结果表明，重金属镉能抑制油菜幼苗的生长，随着镉浓度的增加，生长受到的抑制越明显。镉的添加浓度为20 mg/L、40 mg/L、80mg/L，加入球形红细菌菌悬液(OD580=0.038A)后，油菜幼苗生长受到的镉抑制都有不同程度的缓解，油菜茎叶长度，根系长度，鲜重和干重的增长率范围依次为0％～9.7％、0％～15?8％、1.1％～11.4％和0.8％～2.6％。油菜幼苗各部分镉的积累都随土壤中镉浓度的增加而增加，其镉积累量均为根系＞茎叶。加入菌悬液后油菜幼苗各部分镉积累也有不同的程度的降低，油菜整株，茎叶和根系镉积累的降低率范围依次为2.8％～26.6％、1.7％～18.5％、12.4％～17.3％。第五部分：球形红细菌对镉胁迫下小麦幼苗镉积累及几项生理生化指标的影响通过水培实验，研究了0、0.5、5、10、20mg／L Cd2+和0％、15％球形红细菌菌悬液复合处理对小麦幼苗生长过程中处理液Cd2+浓度，小麦幼苗茎叶和根系镉积累量的影响以及对小麦幼苗叶片几项生理生化指标的影响。结果表明，处理液Cd2+浓度随培养时间的增加而降低，在小麦幼苗生长初期下降最为明显；茎叶和根系镉积累量既随处理液Cd2+浓度的增加而增加，也随培养时间的增加而增加，在第7～10d镉积累量的增长幅度最大；且根系镉积累量＞茎叶镉积累量。施用球形红细菌菌悬液后处理液Cd2+浓度以及小麦幼苗茎叶和根系镉积累量与对照相比都有一定程度的降低，降低幅度依次为1.9％～49.9％，12.3％～58.1％和8.3％～53.9％。在Cd2+胁迫下，小麦叶片丙二醛（malonyldialdehyde，MDA）和脯氨酸含量均随培养时间和处理液中Cd2+浓度的增加而增加；小麦叶片中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和过氧化氢酶（catalase，CAT）活性均随培养时间和处理液中Cd2+浓度的增加而降低。低浓度镉([Cd2+]=0.5mg／L)在幼苗培养第5d对叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素总量的合成有一定的促进作用，但到第11d则转变为抑制作用。高浓度镉([Cd2+]＞0.5mg／L)对四种光合色素的合成均有抑制作用，且抑制作用随培养时间和Cd2+浓度的增加而增加。加入球形红细菌菌悬液后小麦叶片丙二醛和脯氨酸含量都有所降低，小麦叶片SOD、CAT活性以及四种光合色素的含量都有不同程度的增加。