Page 77 - 《广西植物》2024年第10期

１０ 期 陈娇娇等: 镉积累对艾纳香内生菌群落结构和共发生网络的影响 １ ８ ７ ９

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ｐｒｏｂｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｏｒｇａｎ ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａ ｉｎ Ｂｌｕｍｅａ ｂａｌｓａｍｉｆｅｒａꎬ ｔｈｅ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｈｉｇｈ￣ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｏｆ １６Ｓ ｒＲＮＡ ｇｅｎｅ Ｖ３－Ｖ４ ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ
ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｃｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｒｏｏｔꎬ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ ｏｆ Ｂ. ｂａｌｓａｍｉｆｅｒａ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ
￣１
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｃａｄｍｉｕｍ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ (０ ａｎｄ ２.０ ｍｇｋｇ ). Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
￣１
ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｃａｄｍｉｕｍ ａｄｄｉｔｉｏｎ (０ ｍｇｋｇ ꎬ Ｃｄ０)ꎬ ｔｈｅ
￣１
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｇｒｏｕｐ ｗｉｔｈ ｃａｄｍｉｕｍ ｓｐｉｋｉｎｇ (２.０ ｍｇｋｇ ꎬ Ｃｄ２) ｉｎ ｓｏｉｌｓ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｃｄ
￣１ ￣１
ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｒｏｏｔꎬ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆꎬ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｌｅａｆ (１６.７５ ｍｇｋｇ ) > ｓｔｅｍ (１１.９９ ｍｇｋｇ ) > ｒｏｏｔ (３.９６ ｍｇ
￣１
ｋｇ ). (２) α ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａ ｒｉｃｈｎｅｓｓ ( Ｓｏｂｓꎬ Ａｃｅ ａｎｄ Ｃｈａｏ１ ｉｎｄｉｃｅｓ) ａｎｄ
ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ (Ｓｈａｎｎｏｎ ａｎｄ Ｓｉｍｐｓｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ) ｆｏｒ ｏｒｇａｎｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｒｏｏｔꎬ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ ｕｎｄｅｒ Ｃｄ０ ａｎｄ
Ｃｄ２ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ. Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙꎬ ｔｈｅ ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｒｉｃｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｏｒｇａｎ ｕｎｄｅｒ Ｃｄ２
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｔｈｏｓｅ ｕｎｄｅｒ Ｃｄ０. (３) Ａｔ ｔｈｅ ｐｈｙｌｕｍ ｌｅｖｅｌꎬ Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａꎬ Ａｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉｏｔａ ａｎｄ Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ
ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｐｈｙｌａ ｉｎ ａｌｌ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｓ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓꎻ ａｔ ｔｈｅ ｇｅｎｕｓ ｌｅｖｅｌꎬ Ｄｅｌｆｔｉａ ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂａｃｔｅｒｉａｌ
ｇｅｎｕｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ５３.０％ ｔｏ ９２.７％ ａｎｄ ５７.１％ ｔｏ ８９.２％ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｏｒｇａｎｓ ｏｆ Ｃｄ０ ａｎｄ
Ｃｄ２ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎻ ｃｅｒｔａｉｎ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ｅｘｉｓｔｅｄ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｒｏｏｔꎬ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ
ｏｆ Ｂ. ｂａｌｓａｍｉｆｅｒａꎬ ａｎｄ Ｃｄ２ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｔｕａｌ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｇｅｎｅｒａ ｉｎ ｒｏｏｔꎬ ｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｅａｆ ａｎｄ ｔｈａｔ
ｏｆ ｕｎｉｑｕｅ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｏｎｅｓ ｉｎ ｅａｃｈ ｏｒｇａｎ (ｅｘｃｅｐｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｏｔ). (４) Ｌｉｎｅａｒ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｅｆｆｅｃｔ Ｓｉｚｅ (ＬＥｆＳｅ)
ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｅｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｎ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｇｅｎｅｒａ ｒｅｓｉｄｉｎｇ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｓ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｏｒｇａｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ. (５) Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ (ＲＤＡ) ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ
ｏｆ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ Ｃｄ ａｎｄ ｐｌａｎｔ ｏｒｇａｎ Ｃｄ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａｌ
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ. (６) Ｃｏ￣ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎａｌｙｓｉｓ ｃｌａｒｉｆｉｅｄ ｔｈａｔ ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂ. ｂａｌｓａｍｉｆｅｒａ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｔｈｅ
ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａ ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ ｉｎ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｌｅａｆꎬ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ
ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｓｔｅｍꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｍｂｉｏｓｉｓ ｉｎ ｌｅａｆ. Ｉｎ ｓｕｍｍａｒｙꎬ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ Ｃｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａ ｉｎ Ｂ. ｂａｌｓａｍｉｆｅｒａ ｏｒｇａｎｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｂｌｕｍｅａ ｂａｌｓａｍｉｆｅｒａꎬ ｅｎｄｏｐｈｙｔｉｃ ｂａｃｔｅｒｉａꎬ ｃａｄｍｉｕｍ(Ｃｄ)ꎬ １６Ｓ ｒＲＮＡꎬ ｃｏ￣ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ

镉(Ｃｄ) 是我国农田重金属污染元素之一ꎬ是 轩ꎬ２０２２)ꎮ 当寄 主 植 物 遭 遇 非 生 物 ( Ｃｄ ) 胁 迫
２＋
植物非必需元素ꎮ 随着工业化的发展ꎬＣｄ 通过汽 时ꎬ内生菌主要通过激素调节( Ｈｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)、
车尾气、水泥厂、农用化肥和冶炼厂粉尘等途径排 增强光合作用(Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)、增加蛋白质含

放到环境中ꎬ造成环境污染( Ｚｈｏｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ꎻＬｉｎ 量 ( Ｚｈｏｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ )、 增 强 抗 氧 化 系 统
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ Ｃｄ 污染导致植物营养缺乏、光合强 (Ｋｕｒａｍｓｈｉｎａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)、强化根系细胞壁木质
度降低、氧化应激发生等ꎬ表现为植物生长受抑 素沉积( Ｍａｓｌｅｎｎｉｋｏｖａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３) 以及与宿主协
制ꎬ严重会导致植物死亡( 张星雨等ꎬ２０２１)ꎮ 中药 同作用(Ｘｉｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)等方式缓解重金属胁迫ꎻ
材是中医临床防病治病的物质基础ꎬ在临床治疗 或通过胞内积累、胞外固定等将有毒重金属转化
中占有重要地位ꎬ其质量好坏直接关系着临床疗 成低毒或无毒形式( Ｌｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎻ还可通过
效ꎮ 已有研究表明ꎬＣｄ 在多种中药材中有超标的 分泌铁载体(Ｎａｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)、有机酸( Ｌｉ ｅｔ
风险ꎬ并且对中草药生长发育及活性成分积累均 ａｌ.ꎬ ２０１７)、氨基酸(Ｌａｔｉｆ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６) 和提高土壤

有抑制作用(蒲翔等ꎬ２０１９ꎻ张德林等ꎬ２０１９)ꎮ ｐＨ (Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)等降低重金属的植物有效
植物内生菌是一类存在于植物体内ꎬ不对寄 性ꎻ也可通过调节植物对重金属吸收、转运基因的

主植 物 产 生 伤 害 的 微 生 物 类 群 ( Ｈａｒｄｏｉｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ 表达ꎬ 从 而 降 低 或 增 强 植 物 对 重 金 属 的 积 累
２００８)ꎮ 在长期协同进化过程中ꎬ内生菌与宿主植 (Ｃｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ꎻＱｉａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ
物形成了互利共生的友好关系ꎬ表现为宿主植物 已有研究表明ꎬ超积累植物不同器官或组织
为内生菌提供稳定的生存环境和营养物质ꎬ而内 内细菌群落组成与其重金属积累量密切相关( 罗
生菌则通过分泌代谢物调节宿主植物的生理活 继鹏等ꎬ２０１８)ꎮ Ｃｄ 积累会对原有内生菌产生选
动ꎬ进而促进植物从土壤环境中汲取养分( 姚雨 择性压力ꎬ导致一些不能适应 Ｃｄ 胁迫的内生菌群