多粘类芽孢杆菌对油菜中锶富集和转移的影响

姜晓燕，李奕奉，闫冬，何映雪，丁库克，*

（1. 中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所，北京 100088；2. 北 京市朝阳区疾病预防控制中心，北京 100021）

放射性核素锶和铯为典型的人工放射性核素之一，它们为长寿命核素，其半衰期较长，如锶的物理半衰期为29.1年，因此，其能够长期对土壤、植物、水体等生态环境造成一定影响。随着核科学技术的迅猛发展以及较大范围使用核能核技术，难免会造成一些核泄漏事件的意外发生，一旦发生会导致生态环境中的锶含量呈现越来越高的趋势[1-3]，通过在环境中长期累积，导致锶等放射性核素污染物从环境中清除非常不容易，这些核素经长期累积，可能通过食物链进入到人体，就会对人体造成一定伤害，因此，从食品安全评估方面探讨典型放射性核素锶在蔬菜中的富集和转移特征具有实际意义。目前利用植物吸附、富集重金属以及放射性核素特性，成为修复重金属污染土壤的重要手段之一[4]。但是，由于植物本身需要维持正常生长，对于放射性核素胁迫作用下的植物耐受性具有一定限制。导致植物修复技术不能大规模使用，所以，研究能够增强植物修复能力和耐受能力的措施尤为必要。目前，较多的研究主要集中在植物对于锶的富集、转移以及锶对植物生理生化状态的影响[5-9]，而对于微生物与植物联合作用的研究相对较少。土壤中锶本底值较高[5]，而且土壤的理化性质对于锶的吸收转移会产生影响[4]，本实验采用水培方式培育油菜，是为了避免土壤中很多因素对实验的不必要干扰。研究油菜对稳定性锶-88的富集和转移情况以及根际促生菌——多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus p olymyxa)对该过程的影响。

1 材料与方法

1.1 主要试剂和材料

SrCl2· 6H2O(白色粉末)，优级纯试剂，购自国药集团化学试剂有限公司。实验所用水培营养液为改良的霍格兰氏(Hoagland)培养液[10](以下简称培养液)，在实验的幼苗期用50%浓度的培养液，培养2周后换成66%浓度的培养液。采用育苗海绵培养油菜，普通市售大块海绵剪成1 cm3小块，中间有贯穿缝隙的海绵，缝隙用于放置种子，在育苗阶段保持海绵湿润；普通市售塑料盘加上海绵作为育苗盘，苗在此发芽生长，海绵起到固定作用保证苗不倒；培养用箱容量3 L，购置尺寸为28 cm×20 cm×8 cm塑料盒作为培养箱，用于盛装培养液，塑料盒外边胶布缠绕，目的是避光；泡沫板购自农贸市场，为28 cm×20 cm×1 cm用于固定育苗海绵。

1.2 实验蔬菜和菌株

选择叶类蔬菜油菜(Brassica rapa)作为研究对象，其植物分类属于十字花科芸薹属。选择多粘类芽孢杆菌，为可湿性粉剂，剂型为10 cfu/g，净质量为60 g。该菌属于根际促生菌类。

1.3 植物培养

1.3.1 育苗 在培养箱里育苗，维持温度为25 ℃。将油菜种子放在育苗海绵深度约3 mm的缝隙中，培育初期用蒸馏水，到真叶长出后换成33%浓度的培养液。

1.3.2 栽培 选取长势均匀、生长2周后的油菜苗，移栽到装有培养液的塑料培养箱中，放置于培养室的培养架中，生长温度为22 ℃，光照周期为10 h。培养室共有3个光照培养架，每个光照培养架共3层，每层顶部有6个LED灯管，总照度在其正下方为5 000 lx。

1.4 实验分组

实验分5组，设置4个不同Sr2+浓度处理组和1个对照组(不加菌不加锶只有培养液)。按照土壤中的锶本底值平均为162.33 mg/kg[1]，约为1.84 mmol/kg，因而，将锶浓度设为实验1～4组分别为1、2、3和4 mmol/L Sr组，即添加稳定核素88Sr的化合物SrCl2·6H2O，以 SrCl2· 6H2O为母液；同时加锶加菌，根据多粘类芽孢杆菌的推荐浓度0.333 g/L作为接菌浓度，即溶解1 g多粘类芽孢杆菌到每个培养箱中。分别稀释成不同浓度锶+菌处理后与培养液混合，实验中每隔2 d更换1次培养液，培养4周，在7、14、21 d后对油菜根部及茎叶不同部位的锶含量进行检测，计算油菜对锶的转移系数(transportation f actor，TF)和富集率(concentration r atio，CR)。公式如下：

TF=锶在植物地上器官中的含量(mg/kg)/锶在植物根中的含量(mg/kg)

CR=锶在植物器官中的含量(mg/kg)/锶在土壤(或水体)中的含量(mg/kg)

Tf表示了锶在植株体内的转移情况。转移系数越大，转运锶的能力越强；CR表示锶在土壤(或水体)-植株系统中迁移的难易程度。

1.5 多粘类芽孢杆菌对油菜根部和茎叶部锶含量影响的检测

采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES，德国Spectro Arcos)检测锶含量。将油菜从培养箱中完整取出，用去离子水冲洗样品表面，将植物根与茎叶分离，做好标记。样品首先进行前处理：80 ℃烘干至恒重；粉碎后称取0.20 g，于聚四氟乙烯罐中，加入 2 mL HNO3和1 mL H2O2，静置3 h以上，在165 ℃下消解4 h后，冷却、超纯水定容至10 mL，再取1 mL稀释10倍后上机检测。

1.6 统计学方法

实验数据均以表示，采用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析，检验水准为α=0.05。

2 结果

2.1 多粘类芽孢杆菌对油菜组织中88Sr含量的影响

见表1。与对照组相比，多粘类芽孢杆菌存在时，油菜根部和茎叶中锶含量随着培养液中锶浓度的升高和作用时间增加而增加(P＜0.05)(油菜根部在1 mmol/L Sr+菌作用21 d时除外)，油菜茎叶中的88Sr含量大于油菜根部(P＜0.05)。

表1 多粘类芽孢杆菌和不同浓度Sr作用下油菜根部和茎叶中的Sr含量(，n=3，mg/kg)

表1 多粘类芽孢杆菌和不同浓度Sr作用下油菜根部和茎叶中的Sr含量(，n=3，mg/kg)

与对照组(不加锶不加菌组)相比，*P＜0.05.

茎叶7 d 14 d 21 d 7 d 14 d 21 d对照组 92.42±14.11 31.95±0.78 78.65±4.91 38.21±7.06 58.49±3.99 64.67±4.29 1 mmol/L Sr+菌 2 789.47±510.82* 1 925.21±119.47* 1 347.39±395.34 15 504.29±44.82* 16 265.62±1 228.60* 21 661.45±2 381.27*2 mmol/L Sr+菌 5 010.92±634.37* 3 112.97±222.28* 5 127.91±1 582.52* 29 799.94±1 065.48*28 892.50±1 645.91* 35 743.40±3 278.04*3 mmol/L Sr+菌 5 556.03±662.40* 4 815.83±368.03* 4 465.31±570.43* 40 460.61±988.12* 34 143.33±2 918.30* 27 425.29±14 024.15*4 mmol/L Sr+菌 8 440.73±1 478.73*4 999.58±70.99* 5 995.94±806.88* 49 224.83±4 340.69*42 143.88±2 118.06* 45 839.47±2 121.88*组别 根

2.2 多粘类芽孢杆菌对油菜转移系数的影响

见表2。在多粘类芽孢杆菌存在下，与对照组相比，油菜4个实验组对88Sr的转移系数均增加(P＜0.05)，且转移系数随着培养时间的增加而增加，均在21 d达到最高。

表2 多粘类芽孢杆菌对油菜转移系数的影响(-x±s，n=3)

2.3 多粘类芽孢杆菌对油菜富集率的影响

见表3。油菜吸附的88Sr主要富集在茎叶部，茎叶部大于根部；与对照组相比，其富集率均降低，差异均具有统计学意义(P＜0.05)，4个实验组间差别无统计学意义(P＜0.05)。

表3 多粘类芽孢杆菌对油菜富集率的影响(，n=3)

表3 多粘类芽孢杆菌对油菜富集率的影响(，n=3)

与对照组(不加锶不加菌组)相比，*P＜0.05.

茎叶7 d 14 d 21 d 7 d 14 d 21 d对照组 0.71±0.11 0.16±0.082 1.21±0.075 0.29±0.05 0.30±0.015 0.50±0.033 1 mmol/L Sr+菌 0.02±0.01* 0.02±0.001* 0.03±0.008* 0.11±0.05* 0.18±0.01* 0.24±0.05*2 mmol/L Sr+菌 0.03±0.003* 0.02±0.001* 0.06±0.018* 0.17±0.006* 0.16±0.009* 0.20±0.018*3 mmol/L Sr+菌 0.02±0.004* 0.02±0.001* 0.04±0.008* 0.17±0.004* 0.14±0.012* 0.12±0.006*4 mmol/L Sr+菌 0.02±0.004* 0.01±0.0 004* 0.03±0.005* 0.14±0.012* 0.08±0.039* 0.13±0.006*组别 根

3 讨论

多粘类芽孢杆菌属于根际促生菌，是一种产芽孢的革兰氏阳性细菌，以前属于芽孢杆菌属，在1993年将其命名为类芽孢杆菌属[11]，它是从芽孢杆菌属中独立出来。多粘类芽孢杆菌具有植物防病和植物促生作用，因对人畜安全、对环境无污染等优点而受到重视，美国环保署将其列为可在商业上应用的微生物之一[12]。 有研究表明[13]在油菜上施用多粘类芽孢杆菌后，对蔬菜的株高、株质量、维生素C含量均无不良影响，而且对油菜中硝酸盐的累积均有明显降低作用，浓度越高效果越明显。本研究中利用水培方式培育油菜，探索多粘类芽孢杆菌对油菜转移和富集锶的影响。从油菜的转移系数来看，随着88Sr浓度的升高，油菜各实验组与对照组相比对88Sr的转移系数增加(P＜0.05)，说明多粘类芽孢杆菌与88Sr联合作用能够促使转移系数增加。多粘类芽孢杆菌对于锶富集率的影响结果表明，在多粘类芽孢杆菌存在的情况下，油菜吸附的88Sr主要富集在茎叶部，与对照组相比，其富集率均降低(P＜0.05)，说明多粘类芽孢杆菌可降低油菜根和茎叶部分对88S r的富集率，促进88Sr从根到茎叶的转移。因此，可考虑进行多叶植物修复污染土壤的研究。随着作用时间增加，油菜对88Sr的转移系数也增加，在21 d达到最高，为今后研究提供时间点的确定提供了依据。基于以上结果，可考虑利用多粘类芽孢杆菌促进油菜对88Sr转移这一特性，进一步研究植物和微生物联合修复污染土壤的方法和技术。

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《癌变·畸变·突变》第七届编委会第1次会议纪要

2017年12月6日，《癌变·畸变·突变》第七届编委会第1次会议在上海召开。杂志常务副主编石刚刚教授主持，副主编曹佳教授、郝卫东教授、浦跃朴教授、张天宝教授等56位编委参加了会议。

石刚刚教授作了简短的开场发言，感谢第六届全体编委的辛勤劳动，欢迎并祝贺新一届编委的成立，并代表杂志承办单位汕头大学医学院表示对《癌变·畸变·突变》杂志将一如既往地给予全力支持。编辑部进行了工作汇报，介绍了杂志的现状，在按期、较好地完成各期编辑、出版任务的同时, 继续以热忱服务的意识建立与审稿专家、作者和读者的关系。然后介绍了编委换届工作的情况，在原有编委62人（其中6名外籍编委）的基础上，退出12人，增加49人。现第七届编委99人（含7位外籍编委），规模已较为合理，符合杂志发展的需要。通过换届，编委的年龄结构更为合理，学科覆盖和地区分布进一步扩大。在工作设想中，编辑部提到要利用学会的学术交流会宣传杂志，努力争取优质稿源，组织会议稿件。

接着是自由讨论环节，编委们各抒己见，献计献策，为杂志的发展提供了许多切实可行的方案。明确了今后杂志要办好专家述评专栏，围绕当前国际上最新最热点问题，找权威专家写一些述评，并在内容方向更贴近老百姓生活，更关心学会的人和事，办成有温度的学术期刊。中国环境诱变剂学会理事长曹佳教授进行了总结，肯定了编委会召开的积极意义，提到目前国内中文学术期刊面临的困境和杂志发展的瓶颈，并勉励编委们和编辑部在今后的工作中克服困难、互相促进，充分利用现代通信手段，增进编委之间的交流沟通，办出严谨和活跃的杂志，提出学会将和汕头大学医学院作更紧密配合，为杂志的进一步发展打开新的局面。