植物修复重金属污染的内生菌作用机制与相关动力学研究

植物修复重金属污染的研究是近年来环境污染物研究的活跃领域，已被美国环境与自然资源委员会列为最优先项目之一。对于内生菌在植物重金属污染修复方面的研究还几乎无人涉足。根据重金属污染生物修复的紧迫需要，本项目旨在进行内生菌协同植物修复重金属污染的作用机制及相关动力学研究。通过发展用于植物-内生菌修复重金属污染研究的新分析方法以及相关计算机处理技术，建立过程和动力学研究的系统分析技术和理论处理方法；开展内生菌在修复重金属污染中的特性研究、内生菌修复的机制与动力学、植物/内生菌共同修复的机制与动力学等方面的研究工作，在上述几个方面获得有重要学术意义的原始创新性成果，为重金属污染植物-内生菌体系修复提供技术和理论依据，推进我国相关研究和产业的技术进步。

植物修复是重金属土壤污染修复的一个重要方向，但是存在效率低、周期长等缺陷影响其工程化应用。超累积植物内生菌是否能强化植物修复效果以及促生机制急需明确。本项目以建立超累积植物以及内生菌的重金属荧光示踪检测方法和平板划线分离内生菌为入手，分离获得对砷或镉具有高抗性33株内生菌，揭示超累积植物内生菌主要通过控制重金属元素的吸收、细胞内的区室化、体内螯合固定等方式进行重金属解毒；阐明了促生内生菌通过产吲哚乙酸、产铁载体、产ACC脱氨酶和增溶矿质磷酸盐等方式来促进植物生长、提高植物修复效率。通过促生内生菌S. nematodiphila LRE07定植于超累积植物龙葵，使其生物量增加10.9-81.0%，对重金属的累积量提高1.11-1.35倍，明确了部分内生菌是有益于提高重金属土壤污染的修复效果。此外，利用死体的植物内生菌处理水体中重金属，表明植物内生菌对多种重金属尤其是累积重金属具有很强的吸附能力，是一种重金属废水处理优异的生物吸附剂。本项目的研究结果为植物内生菌修复重金属污染奠定了理论和科学基础。