根施伯克氏菌对小麦镉吸收转运的两段式阻控作用

为评估将伯克氏菌Y4（Burkholderia sp.Y4）作为污染农田小麦降镉（Cd）菌的可行性，通过微生物高通量测序、土壤Cd逐级提取、小麦Cd亚细胞分布和赋存形态检测等手段，分析了菌株Y4处理下根际土壤微生物群落和Cd有效态变化，以及小麦根、基节、节间和籽粒Cd含量及其转运特征.结果表明，根施菌株Y4显著降低了小麦根部和籽粒Cd含量，与对照处理相比降幅分别为7.7%和30.3%.小麦营养器官Cd含量及Cd转移因子结果显示，菌株Y4处理使Cd从基节向节间的转移因子降低79.3%，小麦节间Cd含量也随之降低50.9%.Cd赋存形态研究发现，菌株Y4处理增加了根和基节中残渣态Cd占比，降低了根系中无机态和水溶态Cd的含量，并提高了基节中残渣态Cd含量.进一步检测Cd的亚细胞分布发现，根细胞壁和基节细胞液中Cd含量增幅分别达21.3%和98.2%，可见菌株Y4处理提高了根细胞壁和基节细胞液对Cd的固定能力.深入研究根际土壤发现，菌株Y4处理使小麦成熟期根际伯克氏菌的相对丰度由9.6%提高至11.5%，并改变了土著微生物的群落结构，提高了Gemmatimonadales、Pseudomonadales和Chitinophagales等相对丰度，并降低了Acidobacteriota等相对丰度.同时，施加菌株Y4提高了根际土pH值，增幅达8.3%；降低了土壤中的可交换态Cd、碳酸盐结合态Cd和铁锰氧化物结合态Cd含量，其降幅分别达44.4%、21.7%和15.9%，而残渣态Cd比例高达53.6%.根施菌株Y4提高了土壤中硝态氮和铵态氮的含量，增幅可达22.0%和21.4%，并且碱解氮含量也有一定程度提高.由此可见，根施菌株Y4不但提高了土壤氮素可利用性，同时能够通过降低根际土壤中Cd有效性、提高小麦根和基节的Cd拦截固定能力，“两段式”阻控污染土壤中Cd向小麦籽粒的转运积累.故伯克氏菌Y4作为小麦降Cd促生菌剂具有一定的应用潜力.

Two-stage Inhibition Effects of Burkholderia sp. Y4 Application on Cadmium Uptake and Transport in Wheat