三种微生物对铀胁迫下凤眼莲荧光生理及铀累积特性的影响.pdf

摘 要 ： 为 探 究 微 生 物 对 植 物 修 复 铀 （U ） 污 染 效 果 的 影 响 ， 获 得 更 好 的 放 射 性 重 金 属 生 物 修 复 模 式 。 通 过 大 棚 水 培 实 验 ， 研 究 了 种 微 生 物 （ 枯 草 芽 孢 杆 菌 、 胶 质 芽 孢 杆 菌 和 黑 曲 霉 ） 在 不 同U 浓 度 下 （0 、5 、15 、25mg·L -1 ） 对 凤 眼 莲 生 物 量 、 荧 光 生 理 特 性 及U 富 集 特 征 的 影 响 。 结 果 表 明 ： 在U 胁 迫 下 ， 种 微 生 物 对 凤 眼 莲 均 有 促 生 作 用 。 在 浓 度 为25mg·L -1 时 ， 枯 草 芽 孢 杆 菌 可 使 凤 眼 莲 根 系 干 质 量 增 长34.8% ， 胶 质 芽 孢 杆 菌 使 凤 眼 莲 茎 叶 干 质 量 增 长60.5% 。 黑 曲 霉 对 凤 眼 莲 的 种 抗 氧 化 酶 活 性 有 抑 制 作 用 ， 而 枯 草 芽 孢 杆 菌 和 胶 质 芽 孢 杆 菌 则 对 它 们 有 促 进 作 用 。 在 实 验 浓 度 下 ， 种 微 生 物 对 凤 眼 莲 的 最 大 光 化 学 效 率 （ FV/ Fm ） 的 影 响 均 有 明 显 提 高 ， 但 是 ， 光 合 性 能 指 数 （ P Iabs ） 与 可 变 荧 光 强 度 （ Vj ） 仅 在5 、15mg·L -1 下 有 明 显 上 升 。 实 验 条 件 下 ， 种 微 生 物 对 凤 眼 莲 富 集U 均 有 明 显 影 响 ， 在 浓 度 为25mg·L -1 的 条 件 下 ， 胶 质 芽 孢 杆 菌 可 使 凤 眼 莲 根 系U 富 集 浓 度 提 高36.6% ， 枯 草 芽 孢 杆 菌 可 使 凤 眼 莲 茎 叶 富 集 浓 度 提 高14.1% ， 并 且3 种 微 生 物 对 凤 眼 莲 植 株 的 富 集 量 及 富 集 浓 度 均 有 促 进 作 用 ， 其 中 胶 质 芽 孢 杆 菌 对 富 集 量 提 高 最 为 明 显 （51.8% ） 。 枯 草 芽 孢 杆 菌 能 明 显 提 高 凤 眼 莲 的 转 移 系 数 （ T F ） ， 最 高 为1.192 ， 黑 曲 霉 则 对 生 物 富 集 系 数 （ B C F ） 提 升 明 显 ， 最 高 为 272.8 。 在 植 物 根 系 接 种 微 生 物 可 能 会 对 植 物 修 复 过 程 产 生 影 响 ， 凤 眼 莲 根 系 接 种 枯 草 芽 孢 杆 菌 、 胶 质 芽 孢 杆 菌 或 黑 曲 霉 可 以 提 高 凤 眼 莲 的 生 物 量 和 富 集 能 力 。 关 键 词 ： 凤 眼 莲 ； 微 生 物 ； 铀 （U ） ； 荧 光 生 理 ； 累 积 特 征 中 图 分 类 号 ：X171.5 文 献 标 志 码 ：A 文 章 编 号 ：1672-2043 （2018 ）08-1626-08 doi:10.11654/jaes.2018-0417 E f f e c t s o f t h r e e m i c r o o r g a n i s m s o n f l u o r e s c e n c e p h y s i o l o g y a n d a c c u m u l a t i v e c h a r a c t e r i s t i c s o f E i c h h o r n i a c r a s s i p e s u n d e r u r a n i u m s t r e s s DENGWen-yang 1 ,LUOXue-gang 2* ,LUOLan 3 ,WANGZhuo 1 （1.LifeScienceandEngineeringCollege,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China;2.StateDefenseKey LaboratoryoftheNuclearWasteandEnvironmentalSecurity,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China;3. EnvironmentandResourcesCollege,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China ） A b s t r a c t ：AgreenhousehydroponicsexperimentwasconductedtoexploretheinfluenceofmicroorganismsonthephytoremediationofU pollutionandtoobtainabetterbioremediationmodelforuranium.Theeffectofthreekindsofmicroorganism （ B a c i l l u s s u b t i l i s, B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u s,and A s p e r g i l l u s n i g e r ）inoculatedwithdifferentUconcentrations （0,5,15,25mg·L -1 ）onthebiomass,fluorescencephysiology, andUenrichmentcharacteristicsin E i c h h o r n i a c r a s s i p e swerestudied.Theresultsshowedthatallthethreekindsofmicroorganismscould promotethegrowthof E i c h h o r n i a c r a s s i p e sunderUstress.WhentheUconcentrationwas25mg·L -1 , B a c i l l u s s u b t i l i sincreasedtherootdry weightof E i c h h o r n i a c r a s s i p e sby34.8%and B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u sincreasedthedryweightofthestemsandleavesby60.5%.However, 收 稿 日 期 ：2018-03-30 录 用 日 期 ：2018-06-07 作 者 简 介 ： 邓 闻 杨 （1994 ） ， 男 ， 硕 士 研 究 生 ， 研 究 方 向 为 重 金 属 废 水 的 微 生 物 植 物 联 合 修 复 。E-mail ：448436184qq.com * 通 信 作 者 ： 罗 学 刚 E-mail ：lxgswust.edu.cn 基 金 项 目 ： 国 防 基 础 科 研 计 划 项 目 （16ZG6101 ，JCKY2016404C002 ） ； 西 南 科 技 大 学 研 究 生 创 新 基 金 项 目 （17ycx093 ） P r o j e c t s u p p o r t e d ：TheNationalDefenseBasicScientificResearchProgramofChina （16ZG6101 ，JCKY2016404C002 ） ；ThePostgraduateInnovationFund ProjectbySouthwestUniversityofScienceandTechnology （17ycx093 ） 2018 ，37 （8 ）:1626-1633 2018 年8 月 农 业 环 境 科 学 学 报 J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 邓 闻 杨 ， 罗 学 刚 ， 罗 蓝, 等. 三 种 微 生 物 对 铀 胁 迫 下 凤 眼 莲 荧 光 生 理 及 铀 累 积 特 性 的 影 响J. 农 业 环 境 科 学 学 报,2018,37 （8 ） ：1626-1633. DENGWen-yang,LUOXue-gang,LUOLan,etal.Effectsofthreemicroorganismsonfluorescencephysiologyandaccumulativecharacteristicsof E i c h h o r n i a c r a s s i p e sunderuraniumstressJ. J o u r n a l o f A g r o - E n v i r o n m e n t S c i e n c e,2018,37 （8 ） ：1626-1633. 三 种 微 生 物 对 铀 胁 迫 下 凤 眼 莲 荧 光 生 理 及 铀 累 积 特 性 的 影 响 邓 闻 杨 1 ， 罗 学 刚 2* ， 罗 蓝 3 ， 王 焯 1 （1. 西 南 科 技 大 学 生 命 科 学 与 工 程 学 院 ， 四 川 绵 阳 621010 ；2. 西 南 科 技 大 学 核 废 物 与 环 境 安 全 国 防 重 点 学 科 实 验 室 ， 四 川 绵 阳 621010 ；3. 西 南 科 技 大 学 环 境 与 资 源 学 院 ， 四 川 绵 阳 621010 ） 邓 闻 杨 ， 等 ： 三 种 微 生 物 对 铀 胁 迫 下 凤 眼 莲 荧 光 生 理 及 铀 累 积 特 性 的 影 响 2018 年8 月 A s p e r g i l l u s n i g e rinhibitedtheactivityofthethreeantioxidantenzymesof E i c h h o r n i a c r a s s i p e s,while B a c i l l u s s u b t i l i sand B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u spromotedthem.Allthreemicroorganismsincreasedthemaximumphotochemicalefficiency （ FV/ Fm ）of E i c h h o r n i a c r a s s i p e s.However, thelightandperformanceindex （ P Iabs ）andvariablefluorescenceintensity （ Vj ）onlyobviouslyincreasedat5mg·L -1 and15mg·L -1 .Further more,undertheconditionsoftheexperiment,allthreemicroorganismshadasignificanteffectontheabilityof E i c h h o r n i a c r a s s i p e stoen richU.WhentheconcentrationofUwas25mg·L -1 , B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u sincreasedtheenrichmentconcentrationofUintherootof E i c h h o r n i a c r a s s i p e sby36.6%. B a c i l l u s s u b t i l i sincreasedtheUenrichmentconcentrationinthestemsandleavesof E i c h h o r n i a c r a s s i p e sby 14.1%.Inaddition,allthreemicroorganismsfacilitatedtheenrichmentamountandconcentrationofUin E i c h h o r n i a c r a s s i p e s.Themostob viouseffectwas B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u stoUenrichmentamount,whichshoweda51.8%increase. B a c i l l u s s u b t i l i sdistinctlyimprovedthe translocationfactor （ T F ）of E i c h h o r n i a c r a s s i p e sbyupto1.192,while A s p e r g i l l u s n i g e rincreasedthebioconcentrationfactor （ B C F ）signifi cantly,toamaximumof272.8.Inoculationwithmicroorganismsintherootsofplantsmayaffectthephytoremediationprocess.Inoculation with B a c i l l u s s u b t i l i s, B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u s,or A s p e r g i l l u s n i g e rintherootsof E i c h h o r n i a c r a s s i p e scanincreaseitsbiomassandUenrich mentcapacity. K e y w o r d s ： E i c h h o r n i a c r a s s i p e s;microorganisms;uranium;fluorescentphysiology;accumulativecharacteristics 目 前 ， 原 子 能 的 应 用 在 世 界 范 围 内 得 到 普 及 ， 促 发 了 铀 矿 的 大 量 开 采 与 冶 炼 ， 在 应 用 的 同 时 ， 也 产 生 了 大 量 的 铀 矿 冶 三 废 ， 其 中 的 放 射 性 重 金 属 通 过 地 表 水 流 冲 刷 以 及 地 下 水 渗 透 等 方 式 进 入 地 球 水 循 环 ， 形 成 放 射 性 废 水 。 这 些 放 射 性 废 水 的 存 在 ， 会 对 生 态 圈 造 成 危 害 ， 如 通 过 生 物 链 进 入 人 体 ， 以 体 内 辐 射 以 及 化 学 毒 性 的 方 式 损 害 人 体 健 康 ， 并 且 由 于 放 射 性 废 水 量 大 、 半 衰 期 长 的 特 点 ， 危 害 将 会 长 期 存 在 1-2 。 因 此 ， 近 年 来对铀矿废水的处理成为国内外的研究热点 。 广 泛 使 用 的 铀 矿 废 水 修 复 方 法 有 物 理 法 、 化 学 法 和 生 物 修 复 法 。 生 物 修 复 法 由 于 方 法 简 便 、 无 二 次 污 染 的 特 性 ， 且 可 以 通 过 资 源 化 使 修 复 过 程 具 有 其 他 经 济 效 益 ， 所 以 拥 有 较 好 的 前 景 3 。 生 物 修 复 中 主 要 用 到 的 是 植 物 与 微 生 物 两 种 修 复 材 料 ， 二 者 在 重 金 属 修 复 中 具 有 不 同 的 作 用 机 制 及 效 果 。Lee 等 4 利 用 根 际 过 滤 方 法 修 复 含 铀 地 下 水 ， 结 果 表 明 ： 向 日 葵 能 在24 h 内 去 除 铀 废 水 中 超 过80% 的 铀 ， 处 理 后 的 铀 浓 度 低 于30g·L -1 。Tsuruta 5 研 究 发 现 烟 草 节 杆 菌 、 枯 草 芽 孢 杆 菌 、 藤 黄 微 球 菌 对 铀 具 有 高 效 吸 附 作 用 。 但 是 由 于 修 复 环 境 本 身 的 毒 害 性 ， 导 致 植 物 修 复 与 微 生 物 修 复 都 有 修 复 时 间 缓 慢 、 修 复 效 率 不 高 的 缺 点 6 。 而 研 究 表 明 ， 微 生 物 和 植 物 的 联 合 使 用 ， 能 够 通 过 二 者 间 的 相 互 作 用 ， 显 著 增 加 修 复 的 效 果 ， 因 此 重 金 属 修 复 领 域 的 微 生 物- 植 物 互 作 研 究 成 为 热 点 7 。Eapen 等 8 利 用 发 根 农 杆 菌 （ A g r o b a c t e r i u m r h i z o g e n e s ） 与 芥 菜 型 油 菜 （ B r a s s i c a j u n c e a ） 和 苋 色 黎 （ C h e n o p o d i u m a m a r a n t i c o l o r ） 进 行 联 合 修 复 ， 结 果 表 明2 种 植 物 根 部 富 集 铀 的 能 力 显 著 增 强 。 凤 眼 莲 （ E i c h h o r n i a c r a s s i p e s ） 具 有 较 发 达 的 棕 色 根 系 ， 适 应 能 力 极 强 。 有 研 究 表 明 ， 凤 眼 莲 由 于 其 本 身 特 性 而 对 重 金 属 具 有 良 好 的 富 集 能 力 9-12 。 胶 质 芽 孢 杆 菌 （ B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u s ） 和 枯 草 芽 孢 杆 菌 （ B a c i l l u s s u b t i l i s ） 在 自 然 界 都 具 有 重 要 作 用 ， 能 释 放 较 多 激 素 和 酶 促 进 植 物 生 长 及 抗 病 害 能 力 13-14 。 黑 曲 霉 （ A s p e r g i l l u s n i g e r ） 作 为 一 种 产 柠 檬 酸 的 功 能 菌 种 ， 目 前 也 已 广 泛 应 用 于 重 金 属 修 复 中 。 因 此 本 实 验 选 用 水 培 的 方 法 ， 接 种3 种 微 生 物 进 行 微 生 物- 植 物 联 合 修 复 ， 期 望 对 以 后 水 体 的 植 物- 微 生 物 联 合 修 复 起 一 定 的 理 论 支 撑 作 用 。 1 材 料 与 方 法 1.1 试 验 材 料 凤 眼 莲 （ E i c h h o r n i a c r a s s i p e s ） 幼 苗 购 自 绵 阳 市 信 捷 商 贸 有 限 责 任 公 司 。 胶 质 芽 孢 杆 菌 （ B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u s ） 、 枯 草 芽 孢 杆 菌 （ B a c i l l u s s u b t i l i s ） 由 西 南 科 技 大 学 生 物 质 材 料 教 育 部 工 程 研 究 中 心 提 供 ， 黑 曲 霉 （ A s p e r g i l l u s n i g e r ） 由 西 南 科 技 大 学 核 废 物 与 环 境 安 全 国 防 重 点 学 科 实 验 室 提 供 。 1.2 处 理 设 计 高 浓 度 重 金 属 对 植 物 存 在 较 强 的 胁 迫 毒 害 作 用 ， 普 遍 采 用U 浓 度 为0.550mg·L -110-12 。 本 实 验U 浓 度 设 置 为0 、5 、15 、25mg·L -1 ， 各 浓 度 下 设 置3 个 微 生 物 处 理 组 及 对 照 组 ：CK （ 对 照 组 ） 、K （ 枯 草 芽 孢 杆 菌 ） 、J （ 胶 质 芽 孢 杆 菌 ） 、H （ 黑 曲 霉 ） ， 共16 个 处 理 组 ， 每 个 处 理 设 置3 个 重 复 。 1.3 实 验 设 计 1.3.1 微 生 物 活 化 及 培 养 细 菌 采 用LB 液 体 培 养 基 ， 胰 蛋 白 胨10g 、 浸 出 酵 母 粉5g 、NaCl10g 、H2O1L ； 真 菌 采 用PDA 固 体 培 养 1627 农 业 环 境 科 学 学 报 第37 卷 第8 期 基 （ 土 豆200g ， 加 水 煮 沸20min ， 过 滤 得 过 滤 液 加 入 葡 萄 糖20g 、 琼 脂20g ， 定 容1L 。 活 化3d 后 ， 接 种 扩 大 培 养4d ， 保 存 于4 下 备 用 15 。 1.3.2 大 棚 实 验 试 验 前 在 试 验 场 用 不 含U 污 染 的 水 体 对 凤 眼 莲 进 行7d 的 环 境 驯 化 。 使 用10L 透 明 水 桶 做 试 验 容 器 ， 用UO2 （CH3COO ） 2·2H2O 浓 缩 液 和5 加 仑 桶 装 纯 净 水 （ 购 自 绵 阳 西 科 水 电 安 装 工 程 有 限 公 司 清 源 水 厂 ） 配 制 各U 浓 度 以 模 拟U 污 染 水 体 ， 体 积 为5L ， 加 入1/ 10Hoagland 营 养 液 ，0.5gNH4NO3 ，5gC6H12O6·H2O 。 取 驯 化 后 长 势 相 同 的 凤 眼 莲 加 入 配 制 好 的 模 拟 水 体 中 （ 鲜 重14g±1g ） ， 并 在 桶 中 放 入 一 块 灭 菌 海 绵 （ 做 前 期 微 生 物 载 体 ） 15 ， 使 凤 眼 莲 根 系 紧 靠 海 绵 。 做 好 液 面 标 记 ， 隔 天 补 充 纯 净 水 ， 使 体 积 恒 定 。 试 验 在 西 南 科 技 大 学 核 素 生 物 效 应 试 验 场 温 室 大 棚 中 进 行 ， 大 棚 通 风 及 透 光 性 能 良 好 ， 温 度 高 于30 自 动 风 控 降 温 。 1.3.3 微 生 物 接 种 两 种 细 菌 在4 下 ，8000r·min -1 离 心20min 。 菌 泥 用 无 菌 水 稀 释 ， 于600nm 处 测 定OD 值 为0.5 。 真 菌 用 无 菌 水 冲 刷 ， 制 成 孢 子 悬 液 ， 于560nm 16 处 测 定 OD 值 为0.3 。 接 种 时 两 种 细 菌 菌 悬 液5mL ， 真 菌 孢 子 悬 液5mL ， 各 自 接 种 于 灭 菌 海 绵 上 。 开 始 培 养 后 每 隔4d 接 种 一 次 ， 共4 次 。 1.3.4 叶 绿 素 荧 光 参 数 测 定 培 养14d 后 随U 对 凤 眼 莲 胁 迫 时 间 增 加 ， 凤 眼 莲 叶 片 会 逐 渐 出 现 泛 黄 、 萎 焉 等 不 利 于 数 据 测 定 的 现 象 ， 因 此 在14d 时 测 定 叶 绿 素 荧 光 参 数 ， 采 用M-PEA 荧 光 仪 （ 英 国Hansatech 公 司 ） ， 测 量 前 先 将 叶 片 暗 适 应20min ， 再 进 行 测 定 17 。 1.3.5 抗 氧 化 酶 活 性 测 定 14d 时 测 定 抗 氧 化 酶 系 统 ， 称 取0.2g 剪 碎 后 的 新 鲜 植 物 叶 片 于 预 冷 的 研 钵 中 ， 加 入 相 应 的 缓 冲 液 在 冰 浴 中 研 磨 成 匀 浆 ， 在4 下 离 心 ， 上 清 液 即 为 相 应 的 酶 粗 提 液 。SOD 的 测 定 使 用 氮 蓝 四 唑 （NBT ） 光 化 还 原 法 ， 以 抑 制NBT 光 化 还 原 的50% 为1 个 酶 活 性 单 位 （U·g -1 ） 18 。POD 的 测 定 使 用 愈 创 木 酚 法 ， 以 每 分 钟 A470 变 化0.01 为1 个POD 活 性 单 位 （U·g -1 ·min -1 ） 19 ； CAT 的 测 定 采 用 过 氧 化 氢 法 ， 以 每 分 钟A240 变 化0.01 为1 个 活 性 单 位 （U·g -1 ·min -1 ） 20 ； 1.3.6 植 物 收 获 及 数 据 测 定 培 养21d ， 凤 眼 莲 吸 附U 浓 度 趋 于 稳 定 时 收 获 凤 眼 莲 。 用 自 来 水 清 洗 后 再 用 去 离 子 水 清 洗23 次 ， 分 开 根 系 与 茎 叶 21 。 分 别 在105 下 杀 青30min ， 后 调 温80 烘 干 至 恒 质 量 ， 分 别 用 电 子 分 析 天 平 （ 德 国 Sartorius 集 团 ） 称 量 各 部 分 干 质 量 。 用 高 速 万 能 粉 碎 机 （ 北 京 永 光 明 医 疗 仪 器 有 限 公 司 ） 粉 碎 各 部 分 ， 称 取 0.2g 样 品 ，150 用 微 波 消 解 仪 （ 意 大 利Milestone 公 司 ） 进 行 消 解 ， 消 解 前 加 入5mL 浓 硝 酸 （65% 68%HNO3 ） 与2mL30%H2O2 。 消 解 完 成 后 将 消 解 液 定 容 至50mL ， 用 孔 径 为0.45m 针 孔 滤 膜 进 行 过 滤 后 ， 用 电 感 耦 合 等 离 子 发 射 光 谱 质 谱 仪 （Agilent 7700xICP-MS ， 美 国 安 捷 伦 科 技 有 限 公 司 ） 测 定U 含 量 。 1.4 数 据 处 理 22 局 部 富 集 量 （mg ）= 富 集 浓 度 （mg·g -1 ）× 干 质 量 （g ） 总 富 集 量 （mg ）= 茎 叶 富 集 量 （mg ）+ 根 系 富 集 量 （mg ） 整 体 富 集 浓 度 （mg·g -1 ）= 总 富 集 量 （mg ）/ 总 干 质 量 （g ） 转 移 系 数 （ T F ）= 茎 叶 富 集 浓 度 （mg·g -1 ）/ 根 系 富 集 浓 度 （mg·g -1 ） 生 物 富 集 系 数 （ B C F ）= 整 体 富 集 浓 度 （mg·kg -1 ）/ U 处 理 浓 度 （mg·L -1 ） 利 用DPS7.5 进 行 数 据 分 析 ；OriginPro8.5 软 件 作 图 。 2 结 果 与 分 析 2.1 微 生 物 对 凤 眼 莲U 胁 迫 下 生 物 量 的 影 响 图1a 表 明 ， 在 无 存 在 时 ， 接 种 种 微 生 物 会 抑 制 凤 眼 莲 根 系 干 质 量 ， 但 随 着U 处 理 浓 度 升 高 ， 微 生 物 会 在 不 同 浓 度 下 表 现 出 对 凤 眼 莲 根 系 的 促 生 作 用 。 其 中 ， 在5mg·L -1 时 ，J 对 比CK 增 长 最 明 显 ， 干 质 量 达 0.4178g ， 增 长36.2% ；15mg·L -1 时 ，H 与J 对 比CK 组 分 别 增 长20.2% 与42% ；25mg·L -1 时 ，K 组 凤 眼 莲 根 系 增 长 最 明 显 ， 根 系 干 质 量 为0.2571g ， 增 长 达 34.8% 。 由 图1b 可 以 看 出 ，CK 组 茎 叶 干 质 量 随 着U 处 理 浓 度 升 高 ， 表 现 出 先 升 高 后 降 低 的 趋 势 ，K 组 则 表 现 出 较 平 稳 的 现 象 ，H 与J 组 则 随U 处 理 浓 度 升 高 表 现 出 促 进 茎 叶 干 质 量 的 现 象 。 在0 、5mg·L -1 时 ，K 组 凤 眼 莲 茎 叶 干 质 量 分 别 达0.4250g 及0.4052g ， 对 比 同 浓 度 下 的CK 组 ， 分 别 增 长296.1% 及34.8% ；15mg· L -1 下 ，3 种 微 生 物 皆 使 凤 眼 莲 茎 叶 干 质 量 降 低 ；25 mg·L -1 时 ，3 种 微 生 物 对 凤 眼 莲 茎 叶 干 质 量 皆 有 促 进 作 用 ，J 组 促 进 作 用 最 明 显 ， 凤 眼 莲 茎 叶 干 质 量 达 0.5306g ， 较CK 组 增 长60.5% ，H 与K 组 增 长 分 别 为 1628 邓 闻 杨 ， 等 ： 三 种 微 生 物 对 铀 胁 迫 下 凤 眼 莲 荧 光 生 理 及 铀 累 积 特 性 的 影 响 2018 年8 月 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 水 体 中U 浓 度Uconcentrationinwater/mg·L -1 根 系 干 质 量Rootdryweight/g 0 5 15 25 a 图1 不 同 浓 度U 及 微 生 物 处 理 下 凤 眼 莲 根 系 （a ） 及 叶 （b ） 干 质 量 Figure1 Theroot （a ）, stemandleaf （b ）dryweightof E i c h h o r n i a c r a s s i p e sundertreatmentsofdifferentconcentrationofUandmicrobial 23.7% 及22% 。 2.2 微 生 物 对 凤 眼 莲U 胁 迫 下 抗 氧 化 酶 系 统 的 影 响 由 图2 可 以 看 出 ，CK 组 的 凤 眼 莲CAT 活 性 随U 处 理 浓 度 升 高 而 下 降 ，POD 、SOD 活 性 则 随U 处 理 浓 度 升 高 呈 现 出 先 下 降 后 升 高 的 趋 势 。H 组 凤 眼 莲3 种 酶 活 的 变 化 趋 势 与CK 组 相 似 ，POD 活 性 在15 、25 mg·L -1 下 较CK 组 有 所 提 高 ， 分 别 增 长27.5% 及 47.7% ， 但CAT 、SOD 活 性 在 各 浓 度 下 较CK 组 皆 有 降 低 的 趋 势 ；J 组POD 、CAT 活 性 都 呈 现 出 随U 处 理 浓 度 升 高 而 先 升 高 后 降 低 再 升 高 的 趋 势 ， 其 中POD 活 性 在15 、25mg·L -1 下 高 于CK 组 ， 分 别 增 长14.4% 及 32.2% ，CAT 活 性 在5 、25mg·L -1 时 超 过CK 组 ， 分 别 增 长19.7% 及83.9% ，SOD 活 性 则 随U 处 理 浓 度 升 高 而 先 升 高 后 降 低 ， 分 别 在5 、15mg·L -1 下 高 于CK 组 ， 分 别 增 长202.9% 及112.2% ；K 组 凤 眼 莲3 种 酶 活 都 呈 现 随U 处 理 浓 度 升 高 而 下 降 的 趋 势 ， 其 中POD 及 SOD 活 性 都 在5 、15mg·L -1 时 超 过CK 组 ，POD 活 性 增 长 分 别 为73.6% 及16.6% ，SOD 活 性 增 长 分 别 为 193% 及76.6% ，CAT 活 性 则 在15 、25mg·L -1 下 超 过 CK 组25.2% 及15.8% 。 2.3 微生物对凤眼莲U 胁迫下叶绿素荧光参数的影响 由 图3a 可 以 看 出 ，CK 组 凤 眼 莲 的PS 最 大 光 化 学 效 率 （ FV/ Fm ） 随 着U 处 理 浓 度 升 高 而 呈 先 升 高 后 降 低 的 趋 势 ， 微 生 物 处 理 下 则 表 现 出 先 降 低 后 升 高 的 趋 势 。 在0 、15 、25mg·L -1 下 ，3 种 微 生 物 皆 能 提 高 植 物 的 FV/ Fm ，5mg·L -1 时 则 有 下 降 的 趋 势 ； 其 中H 组 凤 眼 莲 的 FV/ Fm 提 升 最 为 明 显 ， 在0 、15 、25mg·L -1 下 ， 分 别 对 比CK 提 高 了13.2% 、20.5% 和21.2% 。 由 图3b 和 图3c 可 以 看 出 ，CK 的 叶 片 光 化 学 性 能 指 数 （ P Iabs ） 和 植 物 叶 片 的 可 变 荧 光 强 度 （ Vj ） 随U 处 理 浓 度 升 高 而 逐 渐 升 高 ， 各 微 生 物 处 理 组 则 皆 先 升 高 后 下 降 。 在0mg·L -1 时 ， 微 生 物 处 理 对 P Iabs 和 Vj 没 有 明 显 的 影 响 ， 但 在5 、15mg·L -1 时 超 过CK ，25mg·L -1 下 低 于CK 。 其 中H 组 在5 、15mg·L -1 下 ， 凤 眼 莲 P Iabs 和 Vj 提 升 最 明 显 ， P Iabs 分 别 增 长142.3% 和216.7% ， Vj 分 别 增 长48.6% 和15.8% 。 2.4 微 生 物 对 凤 眼 莲U 累 积 特 征 的 影 响 图4a 和 图4b 表 明 ， 不 同 微 生 物 会 影 响 凤 眼 莲 各 部 分 对U 的 吸 收 能 力 。 其 中5mg·L -1 时 ，K 组 凤 眼 莲 根 系 吸 附 能 力 比CK 增 长8.2% ， 组 茎 叶 吸 附 能 力 比 CK 增 长9.2% ； 15mg·L -1 时 ， H 组 凤 眼 莲 的 根 系 吸 附 能 力 提 升 最 明 显 ， 比CK 增 加10.1% ，K 组 茎 叶 吸 附 能 力 提 高 最 明 显 ， 比CK 增 长28.4% ；25mg·L -1 时 ，H 组 与J 组 的 根 系 吸 收 能 力 表 现 出 较 大 的 提 高 ， 吸 附 浓 度 分 别 为7.51mg·g -1 和8.42mg·g -1 ， 对 比CK 分 别 增 长22% 及36.6% ， 同 时 ，H 组 与K 组 的 茎 叶 吸 收 能 力 有 明 显 的 提 升 ， 对 比CK 分 别 增 长8.8% 及14.1% ， 吸 收 浓 度 分 别 为4.17mg·g -1 和4.37mg·g -1 。 考 虑 到 整 株 植 物 的 生 物 量 等 因 素 ， 可 以 从 图4c 和 图4d 得 出 微 生 物 对 凤 眼 莲 整 体 修 复 效 果 的 影 响 。 可 以 看 出 ， 随 着U 处 理 浓 度 的 升 高 ， 微 生 物 对 整 株 植 物U 吸 收 能 力 及U 总 提 取 量 的 提 升 也 逐 渐 明 显 。5 mg·L -1 时 ， 仅 有H 组 凤 眼 莲 整 体 吸 附 浓 度 高 于CK ， 但 吸 附 量 最 低 ；15mg·L -1 时 ，H 组 与K 组 整 体 吸 附 浓 度 高 于CK ， 其 中K 组 的 提 升 最 明 显 ， 较 之CK 增 长16% ， 但 是 吸 附 量 也 是 最 低 的 ；25mg·L -1 时 ， 各 微 生 物 处 理 组 在 两 个 指 标 上 均 表 现 出 较 高 的 提 升 作 用 ， 其 中 整 株 吸 附 浓 度 表 现 为H>J>K>CK ，H 组 的 整 株 吸 附 浓 度 最 高 为5.28mg·g -1 ， 对 比CK 增 长 了12.7% ，U 的 总 提 取 量 表 现 为J>H>K>CK ，J 组 的U 总 提 取 量 最 高 为 3.71mg ， 较CK 提 高51.8% 。 由 表1 可 以 看 出 ， 在 不 同 浓 度 下 ， 不 同 微 生 物 处 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 水 体 中U