硒超積累植物壺瓶碎米薺的根際微生物特征研究

袁林喜, 張 影

1.中國科學技術大學地球與空間科學學院, 合肥 230026; 2.江蘇省硒生物工程技術研究中心, 江蘇 蘇州 215123; 3.中國科學技術大學納米學院, 江蘇 蘇州 215123

硒超積累植物壺瓶碎米薺的根際微生物特征研究

袁林喜1,2, 張 影3

1.中國科學技術大學地球與空間科學學院, 合肥 230026; 2.江蘇省硒生物工程技術研究中心, 江蘇 蘇州 215123; 3.中國科學技術大學納米學院, 江蘇 蘇州 215123

對湖北恩施的硒超積累植物——壺瓶碎米薺的根際微生物特征進行16S rRNA基因文庫分析，結果顯示其根際微生物相較于非根際土壤微生物具有更高的豐度和更低的復雜度，而且主要由α-變形菌綱(15%～22%)、β-變形菌綱(10%～16%)、放線菌綱(10%～18%)、酸桿菌綱(8%～15%)、γ-變形菌綱(5%～16%)等組成；此外，根際微生物還存在很多特異性微生物，如：硝化螺旋菌綱(2%～5%)、芽單孢菌綱(2%～5%)、疣微菌綱(2%～4%)、浮霉菌綱(1%～2%)、其他(豐佑菌綱、鞘脂桿菌綱、芽孢桿菌綱、梭菌綱)(3%～4%)。代表性的根際微生物α-變形菌綱和硝化螺旋菌綱可能在壺瓶碎米薺對硒的吸收、積累過程中扮演了重要的作用。

壺瓶碎米薺；根際微生物；硒超積累；α-變形菌綱；硝化螺旋菌綱

2013年，Yuan等[1]在湖北恩施硒礦區(qū)的礦坑排水系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)一種新型硒的超積累植物——壺瓶碎米薺(Cardiminehupingshanesis)，其在根中可累積硒高達8 000 μg/kg(干重)，在其葉中也可累積硒高達3 000 μg/kg(干重)，可與之前在美國加利福尼亞富硒區(qū)發(fā)現(xiàn)的硒超積累植物雙鉤黃芪(Astragalusbisulcatus)和沙漠王羽(Stanleyapinnata)[2]相媲美。所不同的是，中國恩施所發(fā)現(xiàn)的壺瓶碎米薺積累的硒是以硒代胱氨酸(SeCys2)形式存在的，顯著與雙鉤黃芪和沙漠王羽中的硒甲基硒代半胱氨酸(SeMeCys)的形態(tài)不同[2]，因此，目前的硒代胱氨酸甲基轉化酶(SMT)機制無法解釋壺瓶碎米薺超積累硒代胱氨酸的現(xiàn)象[2,3]。

植物的根際是一個特殊生態(tài)環(huán)境，其中聚居著大量的微生物，包括細菌、放線菌、真菌、藻、原生動物和病毒，它們在根上的繁殖和分布受根系生長發(fā)育的影響而表現(xiàn)出較為明顯的根際效應，對土壤-植物根部間的微量元素的遷移、轉化具有重要的作用[4]。然而，對于根際微生物對植物硒的吸收轉化作用的認識比較晚，直到1997年，Norman Terry研究組在利用人造濕地清除加州索爾頓湖(天然富硒湖泊)中高含量的硒時，發(fā)現(xiàn)根際微生物大量參與亞硒酸鹽的還原與揮發(fā)，較沒有根際微生物參與下的硒清除效率高3～5倍[5]，由此揭開了植物與根際微生物相互作用的研究。隨后，該研究組通過直接對比兩種濕地植物鹽沼蘆葦(Scirpusrobustuspursh)和兔腳草(Polypogonmonspeliensis(L.) Desf.)在根際微生物參與和抑制根際微生物參與的條件下對硒與汞的吸收效果，發(fā)現(xiàn)根際微生物可以顯著提高濕地植物組織對硒與汞的積累水平[6]；此后，根際微生物的顯著作用，尤其是在植物組織對硒的積累中的作用分別在印度芥菜(Indianmustard)、蕓薹屬植物(Brassicajunca)、豆科植物、小麥、蘿卜、黑麥草、生菜等植物中均得到證實[7～10]。

本研究對硒超積累植物壺瓶碎米薺的根際微生物進行了分析，獲得了其根際微生物的群落特征，以期為了解壺瓶碎米薺對硒的超積累機制提供參考。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)域與樣品采集

1.1.1研究區(qū)域狀況 研究區(qū)域位于湖北省恩施市雙河鎮(zhèn)新塘鄉(xiāng)魚塘壩(E 109°48′31″,N 30°09′27″,H 1 758 m)(圖1A)。該區(qū)擁有世界上唯一成礦的硒礦床，曾經(jīng)在2001年進行開采，但在2006年開始禁止開采，目前形成了2個礦坑、3處尾礦、3條滲濾水系統(tǒng)(圖1B)[1]。

1.1.2樣品采集 在硒礦尾礦1附近的滲濾水系統(tǒng)1中采集一株生長良好的壺瓶碎米薺的根際土壤(1-5)和非植物生長土壤(1-1)，在硒礦尾礦2的滲濾水系統(tǒng)2中采集4株生長良好的壺瓶碎米薺的根際土壤(2-1, 2-2, 2-3GJ, 2-3GX)，在硒礦尾礦3的滲濾水系統(tǒng)3中采集非植物生長土壤(3-1，3-3)。其中，根際土壤的采集方法為將壺瓶碎米薺連根拔起，抖掉表面的浮土，然后用滅菌袋收集剩下的根際土壤50～100 g；同時，現(xiàn)場用無菌水收集根際土壤中的微生物，作為根際微生物樣品，無菌低溫保存?，F(xiàn)場用便攜式檢測儀(Mettler Toledo F2-Meter)測定土壤樣品溫度、pH、土壤氧化還原電位(Eh)指標。

圖1 研究區(qū)域與采樣示意圖Fig.1 Schematic of study site and sampling.注：A為研究區(qū)域地理位置；B為研究區(qū)域地表特征示意圖及樣品采集位置。

1.2土壤分析方法

土壤中的總硒、總砷含量通過混酸(HNO3- HClO4按4∶1體積混合)消解、經(jīng)鹽酸氫化后用原子熒光光譜法檢測[1,11]。土壤中的汞含量通過HNO3-FeCl3-H2O2體系消解后用原子熒光光譜法檢測[11]。土壤中的Mg、Al、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Sb、Pb含量通過HNO3-HClO4-HF體系消解后用ICP-MS檢測[11]。土壤中硒的結合形態(tài)分別通過水提的水溶態(tài)組分、KH2PO4-K2HPO4體系提取的可交換態(tài)組分、HCl提取的酸溶態(tài)組分、K2S2O8提取的有機結合態(tài)組分和殘留態(tài)組分，并通過原子熒光光譜法檢測各組分中硒含量[12]。

1.3土壤微生物16SrRNA基因文庫分析

利用土壤DNA提取試劑盒提取土壤微生物樣品的基因組DNA，并采用V6～V8可變區(qū)引物B968F:5′-AACGCGAAGAACCTTAC-3′和B1401R:5′-GCGTGTGTACAAGACCC-3′，對16S rRNA高變區(qū)進行擴增，擴增片段大小約為1 500 bp。PCR反應體系為(50 μL)：1.0 μL引物B968F，1.0 μL引物B1401R，2.0 μL模板DNA，25μL Premix-Taq，加滅菌二次去離子水至50 μL。其PCR反應流程：95℃ 4 min；94℃ 40 s，55℃ 45 s，72℃ 60 s，30個循環(huán)；72℃ 10 min，4℃保存[13]。菌株的PCR擴增產(chǎn)物由中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)完成測序，將所得的測序結果與EzBioCloud網(wǎng)站中序列進行Blast對比分析鑒定。

2 結果與分析

2.1土壤理化指標特征

由表1所示，壺瓶碎米薺的根際土壤(1-5,2-1,2-2,2-3GJ,2-3GX)和非根際土壤(1-1,3-1,3-3)的pH并沒有顯著差別，但是在溫度和Eh上有一些變化，根際土壤樣品的溫度和Eh要低于非根際土壤樣品的。從礦物元素(Mg、Al、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Hg、Pb、Se)含量的角度上，根際土壤樣品在Mg、Ni、Zn、Cd的含量上普遍高于非根際土壤，而在Fe、Cu、As、Sb、Hg的含量上有所降低，但是Pb、Se、Al的分布幾乎沒有明顯的差別。這些數(shù)據(jù)表明壺瓶碎米薺的根際土壤與非根際土壤之間的元素分布有明顯的差異。

2.2土壤中硒的結合態(tài)特征

表1 壺瓶碎米薺的根際土壤與非根際土壤的理化參數(shù)特征Table 1 Physio-chemical parameters characteristics of the rhizosphere soil and non-rhizosphere soil of Cardamine hupingshanesis.

圖2顯示了根際土壤和非根際土壤中硒的結合態(tài)特征。一般而言，水溶態(tài)硒(F1)與可交換態(tài)硒(F2)用來表征土壤中的生物可利用硒，其與硒的生物地球化學循環(huán)密切相關。圖2顯示本研究中樣品的生物可利用硒的比例在3%～5%，其中根際土壤中的生物可利用硒比例略高于非根際土壤，尤其在硒含量較高的1-5樣品中，生物可利用硒總量明顯高于其他樣品。此外，根際土壤的酸溶態(tài)硒(F3)與有機結合態(tài)硒(F4)的比例也明顯較非根際土壤高，而酸溶態(tài)硒與有機結合態(tài)硒往往被認為可以被微生物轉化為生物可利用硒，因此很可能指示了根際微生物的參與。

2.3微生物群落結構特征

圖2 土壤樣品中硒含量與硒的賦存狀態(tài)Fig.2 Total Se contents and Se-fractions distributions in soil samples.F1:水溶態(tài)硒；F2：可交換態(tài)硒；F3：酸溶態(tài)硒；F4：有機結合態(tài)硒；F5：殘留態(tài)硒

本研究的16S rRNA基因文庫可以鑒定到綱水平上(50%)，經(jīng)統(tǒng)計分析，結果顯示(圖3)：整體而言，非根際土壤中未分類微生物比例(30%～50%)明顯較根際土壤(10%～25%)要大，這表明非根際微生物群落結構可能更為復雜，鑒定難度更大。根際微生物主要由α-變形菌綱(15%～22%)、β-變形菌綱(10%～16%)、放線菌綱(10%～18%)、酸桿菌綱(8%～15%)、γ-變形菌綱(5%～16%)等組成，而非根際微生物主要由β-變形菌綱(24%～36%)、酸桿菌綱(6%～12%)、α-變形菌綱(5%～10%)、放線菌綱(3%～10%)、γ-變形菌綱(1%～5%)等組成；此外，根際微生物還存在很多特異性微生物，如：硝化螺旋菌綱(2%～5%)、芽單孢菌綱(2%～5%)、疣微菌綱(2%～4%)、浮霉菌綱(1%～2%)、其他(豐佑菌綱、鞘脂桿菌綱、芽孢桿菌綱、梭菌綱)(3%～4%)。

通過計算α多樣性指標來表征單個樣品的物種多樣性(表2)，其中chao1和ACE指標是通過所測樣品中OTU數(shù)量來預測微生物的數(shù)量，是衡量物種豐度的標準；Shannon、npShannon和Simpson指標是綜合OTU豐度和OTU均勻度兩方面因素的多樣性指數(shù)。一般而言，chao1、ACE、Shannon、npShannon指數(shù)越大，Simpson指數(shù)越小，表征了樣品的物種豐富越豐富。因此，根際微生物的物種豐度(1-5, 2-1, 2-2, 2-3GJ, 2-3GX)明顯比非根際微生物的物種豐度(1-1, 3-1, 3-3)要高。而且，根際微生物樣品的物種豐度較為接近，而非根際微生物中1-1的物種豐度最低。

圖3 綱水平上微生物的群落結構組成特征Fig.3 Bacterial community compositions characteristics on class level via 16S rRNA analysis.

表2 土壤微生物α多樣性指標(97%相似性水平)Table 2 α-diversity indicators in bacteria communities from soil samples (97% similarity level).

樣品間的聚類分析結果(數(shù)據(jù)未提供)表明根際微生物樣品與非根際微生物樣品顯著分為兩大類，具有明顯的差異。而根際微生物樣品中，2-1與2-2、1-5與2-3GJ樣品間的物種相似性較高，僅2-3GX的區(qū)別較為明顯；非根際微生物中1-1與3-1之間具有一定的物種相似性，但與3-3差別較大。

2.4土壤微生物多樣性影響因子分析

主成分分析(PCA)顯示(圖4)第一主成分可以解釋57.1%的差異性，第二主成分可以解釋19.1%的差異性，在由第一主成分與第二主成分組成的象限內(nèi)可以很好地將樣品區(qū)分為3個部分，其中根際微生物樣品(1-5, 2-1, 2-2, 2-3GJ, 2-3GX)的特征性物種為α-變形菌綱和硝化螺旋菌綱，非根際微生物樣品(3-1, 3-3)的特征性物種為β-變形菌綱，但是非根際微生物樣品1-1顯著區(qū)別于其他樣品，具有放線菌綱、酸桿菌綱、γ-變形菌綱多個特征性物種。

3 討論

圖4 樣品物種多樣性影響因子的主成分分析(PCA)Fig.4 Principal components analysis (PCA) on bacteria community diversity from soils.

2005年，Gregorio等[14]從硒超積累植物——雙鉤黃芪(Astragalusbisulcatus)的根際分離得到1株硒耐受型菌株Stenotrophomonasmaltophilia，可以在120 h之內(nèi)將2.0 mmol/L的Se(IV)溶液中的87%的Se(IV)還原為納米態(tài)Se0，體現(xiàn)了該根際微生物菌株對硒的超強代謝能力；但是，對硒超積累植物的根際微生物特征的系統(tǒng)研究直到2011年才由美國科羅拉多州立大學的Pilon-Smits課題組開始著手分析，其在科羅拉多州和懷俄明州的硒超積累植物——沙漠王羽的根際分離得到24種代表性耐硒真菌，在含硒10 mg/L的高硒培養(yǎng)基中仍能生長，而來自于同樣研究區(qū)域的硒的非積累植物的根際真菌在10 mg/L的高硒培養(yǎng)基中無法生長[15]; 隨后，其在沙漠王羽和雙鉤黃芪的根際發(fā)現(xiàn)大量根瘤菌和根結核存在，研究證實該硒超積累植物根際存在大量固氮菌、內(nèi)生真菌可以將根際的硒化物轉化為單質(zhì)硒，形成結核形態(tài)，從而改變了植物根際的硒分布與形態(tài)，這很可能是該硒超積累植物對硒的超高耐受能力的一種機制[16,17]；通過將從硒超積累植物根際分離的真菌菌株轉接到各種對硒積累程度不一樣的植物根際(如：硒超積累植物、硒積累植物、硒非積累植物等)，可以發(fā)現(xiàn)這些根際真菌能顯著改變所有植物的根際硒的分布與植物組織中硒的積累，而且，硒的積累植物對轉接的根際真菌響應明顯優(yōu)于硒的非積累植物[18,19]。

目前對于已發(fā)現(xiàn)的兩種硒的超積累植物雙鉤黃芪和沙漠王羽的研究顯示，其對硒的超積累機制可能有兩種模式：一種模式是葉片等器官組織中的硒代半胱氨酸甲基轉化酶(SMT)的高效、過量表達。正常情況下，硒代半胱氨酸(SeCys)會非特異性取代半胱氨酸(Cys)進入植物蛋白結構中，如果這種取代比例過大，將會破壞植物蛋白的結構和功能，從而對植物造成損害，嚴重的會導致植物生理異常甚至死亡。但是，如果SMT能在植物器官中高效、過量表達，會優(yōu)先將SeCys甲基化為不能進入植物蛋白的MeSeCys，從而有效防止硒對植物的毒害。這很可能就是雙鉤黃芪和沙漠王羽在體內(nèi)大量累積MeSeCys的原因[2,3]。更為有意義的是，將雙鉤黃芪中的SMT轉到非積累植物擬南芥(Arabidopsis)和印度芥菜(Indianmustard)中，可以顯著提高其對硒的累積達數(shù)十倍[20]。另一種模式是根際微生物的參與。對硒超積累植物雙鉤黃芪的根際微生物研究顯示，雙鉤黃芪根際存在大量根瘤菌，其可以在根際大量產(chǎn)生一種特異性硒代氨基酸——γ谷氨酰-硒甲基硒代半胱氨酸(γGMSC)，從而在雙鉤黃芪對硒的超積累中扮演了重要的角色[21]。

本研究結果表明壺瓶碎米薺的根際較非根際存在更為豐富的微生物群落，但是其微生物的群落組成卻相對簡單，而且不同區(qū)域的根際微生物的組成較為接近，很可能是由于根際環(huán)境的高硒篩選結果，這些代表性的根際微生物α-變形菌綱和硝化螺旋菌綱可能在壺瓶碎米薺對硒的吸收、積累過程中扮演了重要的作用。但是關于根際微生物參與壺瓶碎米薺的根際硒代謝機制尚需要進一步的研究。

致謝：本研究得到了武漢大學中國典型微生物保藏中心彭方副教授及其團隊的大力支持，深表感謝！

[1] Yuan L X, Zhu Y Y, Lin Z Q,etal.. A novel selenocystine-accumulating plant in selenium-mine drainage area in Enshi, China[J]. PLoS ONE, 2013, 8(6):e65615.

[2] Freeman J L, Tamaoki M, Stushnoff C,etal.. Molecular mechanisms of selenium tolerance and hyperaccumulation inStanleyapinnata [J]. Plant Physiol., 2010, 153: 1630-1652.

[3] Pilon-Smits E A H, Quinn C F. Selenium metabolism in plants[J]. Plant Cell Monogr., 2010, doi:10.1007/978-3-642-10613-2-10.

[4] Berg G, Smalla K. Plant species and soil type cooperatively shape the structure and function of microbial communities in the rhizosphere[J]. FEMS Microb. Ecol., 2009, 68: 1-13.

[5] Azaizeh H, Gowthaman S, Terry N. Microbial selenium volatilization in rhizosphere and bulk soils from a constructed wetland[J]. Environ. Qual., 1997, 26: 666-672.

[6] Souza M P D, Huang C P A, Chee N,etal.. Accumulation of selenium and mercury in wetland plants[J]. Planta,1999, 209(2):259-263.

[7] Souza M P D, Chu D, Zhao M,etal.. Rhizosphere bacteria enhance selenium accumulation and volatilization by Indian mustard [J]. Plant Physiol., 1999, 119: 565-573.

[8] Nakamaru Y, Tagami K, Uchida S. Depletion of selenium in soil solution due to its enhanced sorption in the rhizosphere of soybean[J]. Plant Soil, 2005, 278(1-2): 293-301.

[9] Gregorio S D, Lampis S, Malorgio F,etal..Brassicajunceacan improve selenite and selenate abatement in selenium contaminated soils through the aid of its rhizospheric bacterial population [J]. Plant Soil, 2006, 285(1-2):233-244.

[10] Munier L C, Deneux M S, Mustin C,etal.. Selenium bioavailability and uptake as affected by four different plants in a loamy clay soil with particular attention to mycorrhizae inoculated ryegrass [J]. Environ. Radioact., 2007, 97(2-3):148-158.

[11] 袁林喜. 北極新奧爾松和浙江舟山群島的典型島嶼生態(tài)地質(zhì)學問題研究[D].合肥：中國科學技術大學，博士學位論文,2010.

[12] Yin X B, Yuan L X, Liu Y,etal.. Phytoremediation and Biofortification: Two Sides of One Coin [M]. Springer Netherlands, 2012.

[13] Weisburg W G, Barns S M, Pelletier D A,etal.. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study[J]. J. Bacteriol., 1991, 173(2): 697.

[14] Gregorio S D, Lampis S, Vallini G. Selenite precipitation by a rhizospheric strain ofStenotrophomonassp. isolated from the root system ofAstragalusbisulcatus: A biotechnological perspective[J]. Environ. Int., 2005, 31(2): 233-241.

[15] Wangeline A L, Rodolfo V J, Lindblom S D,etal.. Characterization of rhizosphere fungi from selenium hyperaccumulator and nonhyperaccumulator plants along the eastern Rocky Mountain Front Range[J]. Am. J. Bot., 2011, 98(7): 1139-1147.

[16] Alford é R. Plant selenium accumulation and the rhizosphere effect[R]. ProQuest Dissertations Publishing , 2011.

[17] Lindblom S D, Valdez B J R, Fakra S C,etal.. Influence of microbial associations on selenium localization and speciation in roots ofAstragalusandStanleyahyperaccumulators [J]. Environ. Exp. Bot., 2013, 88: 33-42.

[18] Lindblom S D, Fakra S C, Landon J,etal.. Inoculation of and with selenium-hyperaccumulator rhizosphere fungi affects growth and selenium accumulation [J]. Planta, 2013, 237(3): 717-729.

[19] Lindblom S D, Fakra S C, Landon J,etal.. Inoculation of selenium hyperaccumulatorStaleyapinnataand related non-accumulatorStaleyaelatawith hyperaccumulator rhizosphere fungi-investigation of effects on selenium accumulation and speciation [J]. Physiol. Plant., 2014, 150(1):107-118.

[20] Banuelos G S, Duc D L, Pilon E A H,etal.. Transgenic Indian mustard overexpressing selenocysteine lyase or selenocysteine methyltransferase exhibit enhanced potential for selenium phytoremediation under field conditions [J]. Environ. Sci. Technol., 2007, 41: 599-605.

[21] Alford é R, Pilon E A H, Paschke M W. Metallophytes —— A view from the rhizosphere [J]. Plant Soil,2010,337:33-50.

功能農(nóng)業(yè)研究團隊介紹

2008年，中國科學技術大學蘇州研究院硒與人體健康重點實驗室成立，并于2009年經(jīng)蘇州市科技局認定為蘇州市重點實驗室。此后，為準確反映功能農(nóng)業(yè)的學科涵蓋，于2013年更名為中國科學技術大學蘇州研究院功能農(nóng)業(yè)重點實驗室。這是趙其國院士在《中國至2050年農(nóng)業(yè)科技發(fā)展路線圖》中提出功能農(nóng)業(yè)后，首個專注功能農(nóng)業(yè)的研究機構。趙其國院士親自擔任實驗室的學術委員會主任，國際硒研究學會發(fā)起人林治慶博士擔任實驗室名譽主任，尹雪斌博士擔任實驗室主任，袁林喜博士擔任實驗室副主任，團隊聚集了近20位高級研究人員、博士后和研究生、本科生，專注的礦物質(zhì)包括硒、鋅、鈣、鐵、碘、鎂和氟等人體必需元素。側重礦物質(zhì)的植物吸收模型與人體吸收模型研究，涵蓋礦物質(zhì)轉化過程、規(guī)律及其調(diào)控機理，安全性、有效性評估，以支撐功能農(nóng)業(yè)標準化工作。在江蘇省科技廳的支持下，與蘇州硒谷科技有限公司共建江蘇省硒生物工程技術研究中心，并由尹雪斌博士擔任中心主任，袁林喜博士擔任中心常務副主任。目前，已建立我國最為完善的礦物質(zhì)形態(tài)分析技術體系，能夠實現(xiàn)農(nóng)作物和食品中微量-恒量硒代氨基酸形態(tài)分析;形成從人工模擬胃腸試驗裝置、動物試驗，到大人群干預的安全性與有效性評估體系;并與產(chǎn)業(yè)伙伴、聯(lián)合實驗室共同建立了從溫室到大田的穩(wěn)定性試驗體系。先后發(fā)表相關學術論文50余篇、專著5部；提交發(fā)明專利200余項，授權發(fā)明專利50余項。

功能農(nóng)業(yè)實驗室定位：致力于成為國際功能農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心。以國際硒學會為重要國際間合作平臺，圍繞功能農(nóng)業(yè)新學科的關鍵科學問題，務實開展廣泛而有效的協(xié)同研究，推進功能農(nóng)業(yè)標準化工作，指導、支持功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化實踐，讓功能農(nóng)業(yè)服務人類健康，造福13億中國人。

功能農(nóng)業(yè)實驗室使命：以功能農(nóng)業(yè)科技消除人類的“隱性饑餓”，促進人類健康長壽。

CharacterizationonRhizosphereBacteriaCommunitiesfromSeleniumHyperaccumulatorCardaminehupingshanesis

YUAN Linxi1,2, ZHANG Ying3

1.SchoolofEarthandSpaceSciences,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China; 2.JiangsuBio-engineeringResearchCentreofSelenium,JiangsuSuzhou215123,China; 3.SchoolofNanoscience,UniversityofScienceandTechnologyofChina,JiangsuSuzhou215123,China

High-performance 16S rRNA analysis was performed on rhizosphere bacteria fromCardaminehupingshanesisto demonstrate their roles on selenium(Se)-hyperaccumulation byC.hupingshanesis. Compared with the normal soils in study site, there have much higher contents of microorganisms but less microbial diversity in the rhizosphere ofC.hupingshanesis, and it was predominant by α-proteobacteria class (15%～22%), β-proteobacteria class (10%～16%), Actinobacteria class (10%～18%), Acidobacteria class (8%～15%), γ-proteobacteria class (5%～16%). Moreover, some special microorganism were characterized with Nitrospira class (2%～5%), Gemmatimonadetes class (2%～5%), Verrucomicrobiae class (2%～4%), Planctomycetacia class (1%～2%) and others (Opitutae class, Sphingobacteria class, Bacilli class, Clostridia class) (3%～4%). Especially, the typical bacteria, such as α-proteobacteria class and Nitrospira class could play important roles during Se-hyperaccumulation forC.hupingshanesis.

Cardaminehupingshanesis; rhyzosphere bacteria; selenium hyperaccumulation; α-proteobacteria class; Nitrospira class

2017-08-04;接受日期2017-08-24

國家自然科學基金項目(31400091)資助。

袁林喜，研究員，博士，主要從事生物營養(yǎng)強化研究。E-mail：yuanlinxi001@gmail.com

10.19586/j.2095-2341.2017.0102