近日，學(xué)院2021級(jí)生態(tài)學(xué)拔尖班本科生李佳琪以第一作者在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Plants》（JCR 1區(qū)，中科院2區(qū)）發(fā)表題為“Investigating the Mechanism of Cadmium-Tolerant Bacterium Cellulosimicrobium and Ryegrass Combined Remediation of Cadmium-Contaminated Soil”研究論文。該研究在學(xué)院陸地生態(tài)環(huán)境團(tuán)隊(duì)植物-微生物聯(lián)合修復(fù)課題組完成。

重金屬污染已成為國(guó)內(nèi)外日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。黑麥草作為優(yōu)良的耐性強(qiáng)的草本植物，具有生長(zhǎng)速度快、產(chǎn)量高、生長(zhǎng)季節(jié)長(zhǎng)且適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，研究表明黑麥草可以有效積累Cd等重金屬，常被應(yīng)用于重金屬污染土壤的修復(fù)。但單純的植物修復(fù)范圍有限，過度吸收重金屬會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生大量負(fù)面影響，甚至導(dǎo)致植物死亡，接種微生物則可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高生物修復(fù)效率。基于此，該研究針對(duì)我國(guó)農(nóng)用地和建設(shè)用地的 Cd 污染情況，選擇黑麥草和 Cd 耐性菌作為鎘污染土壤修復(fù)材料，利用人工模擬 Cd 污染土壤，室內(nèi)盆栽黑麥草和接種 Cd 耐性菌 (圖1)，研究黑麥草的生理生化特性的變化 (包括生物量、葉綠素含量、抗氧化酶等)，土壤微生物活性的變化以及黑麥草的鎘富集情況。

圖1 黑麥草-微生物聯(lián)合修復(fù)鎘污染土壤盆栽試驗(yàn)

研究結(jié)果表明，接種Cd耐性菌顯著提升了黑麥草地下部富集的Cd總量，也提升了地上部富集量；Cd富集量同黑麥草的生物量呈顯著正相關(guān)；葉綠素的含量同地上部和地下部生物量顯著正相關(guān)；SOD活性與鎘富集量呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)；ASA同Cd富集量呈正相關(guān)，GSH則與之相反；土壤基礎(chǔ)呼吸和土壤脫氫酶活性均和Cd富集量呈顯著負(fù)相關(guān) (圖2)。接種Cd耐性菌緩解了Cd污染對(duì)黑麥草的脅迫，改變了土壤微生物活性和土壤Cd形態(tài)，增加了黑麥草地上部和地下部對(duì)Cd的富集。因此，接種Cd耐性菌可以提高黑麥草修復(fù)Cd污染土壤的能力。

圖2 黑麥草鎘積累量、生理響應(yīng)及土壤酶活性相關(guān)性分析

李佳琪，必威2021級(jí)生態(tài)學(xué)拔尖班本科生。該生大一進(jìn)入了本科生導(dǎo)師周際海教授實(shí)驗(yàn)室，其牽頭的科研小組積極參加學(xué)科競(jìng)賽，獲得第六屆安徽省大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)，第八屆全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽全國(guó)三等獎(jiǎng)，主持國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃1項(xiàng)。

全文鏈接  https://doi.org/10.3390/plants13121657