外源硒和耐硒細(xì)菌對(duì)鎘脅迫下水稻生長(zhǎng)、生理和硒鎘積累的影響

王波，張然然，楊如意*，石曉菁 ，蘇楠楠，朱濛，昝樹婷

（1.安徽師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，安徽 蕪湖 241002；2.安徽省水土污染治理與修復(fù)工程實(shí)驗(yàn)室，安徽 蕪湖 241002；3.皖江流域退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，安徽 蕪湖 241002）

近年來，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，礦山開采、重金屬冶煉、污泥施用等人類活動(dòng)使土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重[1]。2014年發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國(guó)耕地土壤的點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)19.4%[2]，其中，鎘的超標(biāo)率最高，達(dá)7%。鎘在全國(guó)水稻土中的濃度介于0.01～5.50 mg·kg-1，中位值為0.23 mg·kg-1[3]。同時(shí)，鎘也是毒性最強(qiáng)、危害最大的重金屬之一。鎘已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）列為一類致癌物，對(duì)作物生長(zhǎng)也具有顯著抑制作用，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[4-5]。

硒是人類和其他動(dòng)物必需的微量元素之一，具有抗氧化、抗癌、增強(qiáng)免疫力等多種功能[6]。近年來，大量研究表明，硒與鎘、汞、砷、銻等重金屬存在拮抗作用，能夠降低重金屬活性，從而減少作物對(duì)重金屬的積累[7-10]。但是，硒與重金屬的相互作用與硒的施用量、形態(tài)、施用方式、施用時(shí)間，以及土壤背景值等多種因素有關(guān)，過量的硒可能加重鎘的毒性[11]。土壤微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)中的重要活性組分，對(duì)重金屬的遷移、轉(zhuǎn)化、生物富集等過程有重要影響[12]。研究發(fā)現(xiàn)，許多微生物可以在厭氧或好氧狀態(tài)下將硒酸鹽或亞硒酸鹽還原為納米單質(zhì)硒（Se nanoparticles，SeNPs），且納米單質(zhì)硒也具有較強(qiáng)的抗氧化作用，并能與重金屬結(jié)合形成難溶的復(fù)合物[13-15]。例如：一種土壤中分離的假單胞菌在液相介質(zhì)中可以將亞硒酸鹽和鎘離子轉(zhuǎn)化為納米CdSe，從而將硒和鎘同時(shí)從液相介質(zhì)中去除[16]。與此類似，在線蟲體內(nèi)微生物也可以合成納米CdSe，并將其排出體外，顯著降低鎘的毒害作用[17]。此外，根際微生物還會(huì)影響植物對(duì)硒的積累[18-19]，并改變硒在植物體內(nèi)的分布和賦存形態(tài)[20]。但截至目前，在鎘污染土壤中能否利用硒和土壤微生物實(shí)現(xiàn)鎘的原位鈍化，以保障食品安全，國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道還很少。

人類活動(dòng)和地質(zhì)條件是造成重金屬污染的兩大原因，地質(zhì)高背景區(qū)土壤中的重金屬受自然過程和人為活動(dòng)的共同影響，其生物地球化學(xué)過程、作物富集特征、健康效應(yīng)與人為污染區(qū)存在顯著區(qū)別[21-22]。本研究團(tuán)隊(duì)從硒鎘高背景區(qū)稻田土壤中分離到一株耐硒的賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus macrolides），該菌對(duì)亞硒酸鹽的還原效率、還原率和耐受水平均遠(yuǎn)高于已報(bào)道的絕大多數(shù)細(xì)菌[13]。該耐硒細(xì)菌一方面通過還原亞硒酸鹽降低了土壤中硒的有效性，另一方面也可能在土壤中形成納米CdSe，從而降低鎘的有效性。因此，其對(duì)硒鎘高背景土壤中硒和鎘的有效性，以及植物硒、鎘積累的影響值得深入研究。本研究通過盆栽試驗(yàn)，探討了施用外源硒和接種該耐硒細(xì)菌對(duì)鎘脅迫下水稻生理代謝、生長(zhǎng)和硒鎘積累的影響。本研究結(jié)果可以為硒鎘高背景區(qū)富硒資源的科學(xué)、合理利用，以及安全、優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤、植物與耐硒細(xì)菌

供試土壤（0～20 cm的表土）取自安徽省石臺(tái)縣仙寓鎮(zhèn)大山村天然富硒稻田（30°01′22″N，117°21′35″E），該土壤鎘背景值較高（0.19～1.82 mg·kg-1）。土壤取回后剔除枯枝落葉和碎石等雜質(zhì)，風(fēng)干后過5 mm的尼龍篩。供試土壤的pH為6.18，有機(jī)質(zhì)含量為34.14 g·kg-1，總磷和有效磷含量分別為 0.89 g·kg-1和22.50 mg·kg-1。土壤中硒、銅、鎘、鉛的總量分別為0.79、14.80、0.58 mg·kg-1和41.57 mg·kg-1。水稻生長(zhǎng)基質(zhì)按照石英砂∶土=3∶1（質(zhì)量比）混勻，121℃高壓蒸汽滅菌20 min，老化一周后使用。本試驗(yàn)選用的水稻（Oryza sativa L.）為雜交秈型兩優(yōu)6號(hào)，購(gòu)于蕪湖市種子公司。該品種在皖南地區(qū)種植面積廣泛，具有穗大粒多、高抗白葉枯病、高抗感稻瘟病等特點(diǎn)。本試驗(yàn)所用的耐硒細(xì)菌為一株好氧的、格蘭氏陽(yáng)性L.macrolides DS15菌株，分離自大山村天然富硒土壤中的水稻根際。Na2SeO3對(duì)DS15的最低抑菌濃度（Minimal inhibitory concentration，MIC）為 220 mmol· L-1，DS15能夠在36 h內(nèi)將1.0 mmol·L-1的Na2SeO3全部還原為納米單質(zhì)硒，還原產(chǎn)物的平均粒徑為162 nm，形態(tài)為無定形硒[13]。

1.2 盆栽試驗(yàn)

本試驗(yàn)為兩因子交叉設(shè)計(jì)，兩個(gè)因子分別為施硒處理和接種耐硒細(xì)菌處理（接種DS15或滅菌，分別記為+DS和-DS）。將滅菌后的生長(zhǎng)基質(zhì)置于口徑為17.0 cm、底徑為11.8 cm、高為14.5 cm的塑料盆中，每盆裝2.0 kg，向生長(zhǎng)基質(zhì)中加入配制好的CdCl2水溶液，使生長(zhǎng)基質(zhì)中鎘的濃度達(dá)到2 mg·kg-1，待生長(zhǎng)基質(zhì)風(fēng)干后分別按 0、0.5、2.0 mg·kg-1的施用量加入配制好的Na2SeO3水溶液，分別記為CK、LO和HI。盆栽試驗(yàn)中硒和鎘的施用劑量均按照該富硒高鎘土壤中硒、鎘的背景值設(shè)定[13]。將L.macrolides DS15菌株接種于LB培養(yǎng)基中，在30℃、180 r·min-1條件下?lián)u床培養(yǎng)48 h，離心菌液收集菌體，并用無菌水稀釋100倍備用，然后將擴(kuò)繁稀釋后的L.macrolides DS15菌株菌液均勻噴灑到生長(zhǎng)基質(zhì)表面并混勻。接種的菌液濃度為6×106CFU·mL-1，每盆生長(zhǎng)基質(zhì)接種菌液的量為100 mL。水稻種子在催芽前先用0.5%的NaClO進(jìn)行消毒處理，然后用蒸餾水清洗3次，在氣候培養(yǎng)箱中催芽后播種于塑料盆中，每盆植株的總數(shù)為6株。本試驗(yàn)共6個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)4次重復(fù)（n=24）。水稻在溫室中進(jìn)行培養(yǎng)，塑料盆按完全隨機(jī)區(qū)組進(jìn)行擺放，且每周調(diào)換位置，避免溫室環(huán)境不一致造成的誤差。溫室中保持自然光照和溫度，溫度范圍在18～32℃。為保證水稻的正常生長(zhǎng)，試驗(yàn)期間添加兩次Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。

1.3 取樣與測(cè)定

水稻種植4個(gè)月后進(jìn)行取樣，取少許葉片測(cè)定其鮮質(zhì)量，同步測(cè)定總?cè)~綠素含量和抗氧化物酶活性。將新鮮的水稻葉片剪成碎片后稱取0.2 g，加入體積比為1∶1的丙酮和乙醇的提取液10 mL，待水稻葉片完全變白，在663 nm和645 nm的波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，計(jì)算葉綠素含量（Chlorophyll，CHL）。丙二醛（Malonyldialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸（0.5%thiobarbituric acid，TBA）法測(cè)定[23]。取0.2 g新鮮水稻葉片將其剪成1～2 cm的碎片后置于研缽中，接著加入1.5 mL pH為7.8、濃度為0.05 mmol·L-1的磷酸緩沖液研磨成勻漿，然后轉(zhuǎn)移至離心管中，在低溫高速離心機(jī)中進(jìn)行離心，上清液即酶液。超氧化物歧化酶（SOD）用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定[24]，過氧化氫酶（CAT）用過氧化氫分解量法測(cè)定[25]。

將水稻整株從塑料盆中取出，抖動(dòng)根部，用毛刷將根表附著的土壤輕輕取下作為根際土壤[26]。根際土壤有效鎘用二乙烯三胺五乙酸（Diethylenetriaminepentaacetic acid，DTPA）浸提，火焰原子吸收法測(cè)定[27]。用自來水和蒸餾水分別清洗水稻植株，拍照后晾干稱質(zhì)量。將水稻植株分為地上部分和根部，測(cè)定地上部分和根部的長(zhǎng)度，然后放入烘箱中60℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定干質(zhì)量。水稻總生物量根據(jù)樣品總鮮質(zhì)量，剩余樣品鮮質(zhì)量和干質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。水稻樣品粉碎后過100目篩，水稻鎘含量采用火焰原子吸收法測(cè)定[27]，水稻硒含量采用微波消解原子熒光法測(cè)定[28]。水稻籽粒中鎘的積累主要受鎘從根部向地上部分轉(zhuǎn)移過程的影響[29]，轉(zhuǎn)移系數(shù)按下式計(jì)算：

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。首先，進(jìn)行雙因素方差分析（Two-way ANOVA），闡明添加外源硒和接種耐硒細(xì)菌兩個(gè)因子的主效應(yīng)和因子間的交互作用。其次，進(jìn)行單因素方差分析（Oneway ANOVA），探明單個(gè)因子的影響。不同處理間的差異采用最小顯著性差異法（Least significant difference，LSD）進(jìn)行多重比較。在方差分析之前先進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)，顯著性水平為5%。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源硒和耐硒細(xì)菌對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響

雙因素方差分析表明，施硒對(duì)水稻總生物量和根長(zhǎng)的影響不顯著，但外源硒可以明顯提高水稻的株高（R2=0.725，P＜0.01，圖1a），低硒處理中水稻的株高達(dá)到最大值，與對(duì)照相比提高了39.74%；高硒處理中水稻的株高比對(duì)照增加了18.65%，但顯著低于低硒處理（P＜0.01）。單因素方差分析與雙因素方差分析的結(jié)果類似，無論是否接種DS15菌株，水稻株高均表現(xiàn)為低硒處理＞高硒處理＞對(duì)照（圖1a）。

接種DS15對(duì)水稻株高和根長(zhǎng)均無明顯影響，但生物量與滅菌處理相比增加了178.79%（R2=0.852，P＜0.01）。單因素方差分析結(jié)果顯示，外源硒對(duì)水稻生物量的影響不顯著。接種DS15使水稻生物量在CK、LO、HI 3個(gè)硒處理中分別比滅菌處理增加了163.51%、213.33%和175.81%，均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01，圖1b）。

對(duì)于水稻的生長(zhǎng)，硒處理和接種DS15菌株兩個(gè)因子間均無明顯的交互作用。

圖1 外源硒和接種耐硒細(xì)菌對(duì)水稻株高和生物量的影響Figure 1 Effect of exogenous selenium（Se）application and inoculation with Se-tolerant bacterium on shoot height and biomass of rice

2.2 外源硒和耐硒細(xì)菌對(duì)水稻生理代謝的影響

雙因素方差分析表明，外源硒、耐硒細(xì)菌，以及因子間的交互作用對(duì)水稻MDA含量均無顯著影響（圖2a）。單因素方差分析顯示，在不接種DS15時(shí)，低硒處理的MDA含量顯著低于高硒處理（P＜0.01），但施硒處理與對(duì)照之間無顯著差異；當(dāng)接種DS15后，外源硒對(duì)水稻MDA含量無顯著影響。在所有硒處理中，接種DS15對(duì)水稻MDA含量均無顯著影響（圖2a）。

雙因素方差分析顯示，外源硒顯著影響水稻總?cè)~綠素含量（R2=0.420，P＜0.05，圖2b），低硒處理顯著低于對(duì)照。單因素方差分析的結(jié)果與MDA含量類似，在不接種DS15時(shí)，低硒處理的總?cè)~綠素含量顯著低于對(duì)照和高硒處理（P＜0.05）。同樣，在所有硒處理中接種DS15對(duì)水稻總?cè)~綠素含量均無顯著影響（P＞0.05，圖2b）。

硒處理、接種處理，以及兩者的交互作用對(duì)水稻SOD活性均有顯著影響（R2=0.806，P＜0.05），外源硒顯著降低SOD活性，而接種耐硒細(xì)菌的作用剛好相反（圖2c）。單因素方差分析表明，接種DS15時(shí)施硒處理的水稻SOD活性均顯著低于對(duì)照（P＜0.01），而不接種情況下僅高硒處理的SOD活性顯著低于對(duì)照（P＜0.01）。對(duì)照處理中，接種DS15顯著增加水稻SOD活性，但是在施硒處理中接種DS15的作用不明顯（圖2c）。

CAT活性主要受硒處理和接種處理共同影響，外源硒降低水稻CAT活性，而接種耐硒細(xì)菌會(huì)提高CAT活性（R2=0.572，P＜0.05），其變化趨勢(shì)與SOD活性相似，相比而言接種處理對(duì)CAT活性的影響更顯著。單因素分析表明，接種DS15時(shí)，低硒處理使水稻CAT活性顯著降低（P＜0.01），但高硒處理的作用不明顯；不接種條件下，施硒對(duì)CAT活性的影響未達(dá)到顯著水平。接種DS15使CAT活性趨于升高，在對(duì)照和高硒處理中達(dá)到顯著水平（P＜0.05，圖2d）。

2.3 外源硒和耐硒細(xì)菌對(duì)水稻鎘含量的影響

硒處理和接種處理對(duì)根際土壤鎘有效性均有顯著影響（R2=0.548，P＜0.05），外源硒和接種耐硒細(xì)菌均顯著降低鎘有效性（圖3a）。接種DS15時(shí)，施硒處理顯著降低根際土壤鎘有效性（P＜0.05），降幅分別達(dá)50.65%和28.31%；不接種DS15時(shí)，硒處理對(duì)根際土壤鎘有效性的影響不顯著。施硒處理中，接種DS15使根際土壤中鎘的有效性顯著降低，低硒和高硒處理中降幅分別達(dá)38.09%和28.95%（P＜0.05，圖3a）。

圖2 外源硒和接種耐硒細(xì)菌對(duì)水稻MDA、葉綠素含量及SOD、CAT酶活性的影響Figure 2 Effect of exogenous selenium（Se）application and inoculation with Se-tolerant bacterium on MDA，chlorophyll contents and SOD，CAT activities of rice

添加外源硒，以及硒處理與耐硒細(xì)菌的交互作用對(duì)水稻根部鎘含量有極顯著影響（R2=0.803，P＜0.01，圖3b），低硒處理中水稻根部鎘的含量顯著低于對(duì)照和高硒處理（P＜0.01）。從單個(gè)因子的影響來看，當(dāng)接種DS15時(shí)，根鎘含量在不同硒處理之間均有顯著差異，表現(xiàn)為低硒處理＜高硒處理＜對(duì)照；但不接種DS15時(shí)，對(duì)照和低硒處理均顯著低于高硒處理。在對(duì)照和高硒處理中，接種DS15對(duì)根鎘含量均有顯著影響，但高硒處理中接種DS15顯著降低根鎘含量，而對(duì)照則剛好相反，這與根際土壤中鎘有效性的變化趨勢(shì)一致（圖3b）。

硒處理、接種處理和兩者的交互作用對(duì)水稻地上部分鎘含量有極顯著影響（R2=0.931，P＜0.01），施硒和接種DS15使地上部分鎘含量趨于降低（圖3c）。從單因素方差分析結(jié)果看，接種DS15時(shí)，施硒處理的地上部分鎘含量比對(duì)照分別降低77.19%和76.12%；不接種DS15時(shí)，3個(gè)硒處理中地上部分鎘含量均有顯著差異，依次為高硒處理＞對(duì)照＞低硒處理。在施硒處理中，接種DS15可降低地上部分鎘含量，但僅在高硒處理中達(dá)到極顯著水平（P＜0.01，圖3c）。

鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（Transportation factor，TF）均小于27%，并受施硒處理、接種處理和兩者交互作用的顯著影響（R2=0.855，P＜0.01，圖3d），施硒和接種DS15使鎘向地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)趨于降低。接種DS15時(shí)，施硒處理顯著減少鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)；不接種DS15時(shí)，僅低硒處理可顯著降低鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)（圖3d）。接種DS15均使鎘的運(yùn)輸呈下降趨勢(shì)，其中在高硒處理中達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。

2.4 外源硒和耐硒細(xì)菌對(duì)水稻硒含量的影響

硒處理、接種處理和兩者的交互作用對(duì)水稻根部（R2=0.985，P＜0.05）和地上部分硒的積累（R2=0.992，P＜0.01）均有顯著影響，但硒的轉(zhuǎn)運(yùn)主要受硒處理控制（R2=0.864，P＜0.01），接種DS15的影響不明顯（圖4）。單因素方差分析的結(jié)果表明，無論是否接種DS15，水稻中硒的含量均隨著施硒水平的增加而升高（圖4a、圖4b）；低硒處理對(duì)硒的轉(zhuǎn)運(yùn)影響不明顯，但高硒處理使硒向水稻地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)顯著增加（圖4c）。在高硒處理中，接種DS15使地上部分的硒含量，以及硒的轉(zhuǎn)運(yùn)顯著降低，而低硒處理中接種DS15使水稻根部硒含量顯著增加，對(duì)照中接種DS15對(duì)水稻硒含量和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響不明顯。

圖3 外源硒和接種耐硒細(xì)菌對(duì)水稻根際有效鎘、根部和地上部鎘含量、鎘轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Figure 3 Effect of exogenous selenium（Se）application and inoculation with Se-tolerant bacterium on cadmium（Cd）availability in rhizosphere of rice，root and shoot Cd contents，and Cd transportation

3 討論

地質(zhì)高背景區(qū)土壤中重金屬的富集往往具有顯著的母巖繼承性，其中在廣西、貴州、云南等省份廣泛分布的喀斯特碳酸鹽巖地區(qū)是典型的鎘地球化學(xué)異常區(qū)[30-31]。另外，我國(guó)發(fā)現(xiàn)的富硒土壤多數(shù)發(fā)育于寒武系的黑色頁(yè)巖，通常也具有硒鎘背景值較高的特征[21，32-33]。近年來，硒與重金屬之間的相互作用已成為環(huán)境與健康研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。雖然目前已有大量研究證實(shí)了硒鎘存在拮抗作用，但絕大部分研究成果都是來自盆栽試驗(yàn)，硒和鎘的施用量、形態(tài)都與硒鎘高背景區(qū)存在顯著差異。本研究發(fā)現(xiàn)，添加外源硒能夠促進(jìn)水稻地上部分的伸長(zhǎng)，顯著增加水稻硒含量和硒向地上部的運(yùn)輸，但總生物量并無顯著變化。接種耐硒細(xì)菌顯著增加了水稻生物量，這說明該細(xì)菌不僅影響硒的形態(tài)，可能還具有一定的促生作用[34]。從對(duì)植物生理和生長(zhǎng)的影響而言，適量的硒可以緩解鎘脅迫引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)，減少鎘的積累，但過量的硒有可能進(jìn)一步加重鎘的毒害效應(yīng)[11]。在不接種耐硒細(xì)菌時(shí)，低硒處理中水稻MDA含量顯著低于高硒處理，而施硒處理與對(duì)照相比MDA含量的變化不明顯。硒與鎘的相互作用不僅取決于兩者的總量，也與其存在形態(tài)、比例關(guān)系密切相關(guān)[35]。本研究所用土壤硒背景值較高，而過高的硒對(duì)水稻等作物會(huì)產(chǎn)生一定脅迫[11]，這可能是導(dǎo)致施硒處理對(duì)MDA含量影響不明顯的重要原因之一。另外，由于耐硒細(xì)菌可以將亞硒酸鹽還原成納米單質(zhì)硒，因此在一定程度上會(huì)減弱硒對(duì)鎘的拮抗作用。本研究發(fā)現(xiàn)，在不接種DS15菌株時(shí)，低硒處理對(duì)葉綠素的合成產(chǎn)生了明顯的抑制作用，但高硒處理反而未產(chǎn)生抑制，這種現(xiàn)象目前報(bào)到較少，其原因尚不明確。多數(shù)情況下，適量的硒處理會(huì)增加鎘脅迫下葉綠素的含量，但硒濃度過高則會(huì)對(duì)葉綠素合成產(chǎn)生顯著抑制[36]。然而，趙園園[37]發(fā)現(xiàn)，1 μmol·L-1的低硒處理對(duì)鎘脅迫下油菜L338的葉綠素總量產(chǎn)生了明顯抑制，但高硒處理與對(duì)照無顯著差異，其結(jié)果與本研究基本相同。從水稻葉片的MDA含量可以看出，低硒處理中MDA含量最低，因此葉綠素合成受到抑制并不是氧化脅迫造成的，這可能跟不同的作物品種對(duì)硒、鎘劑量的差異化響應(yīng)有關(guān)[37]。外源硒顯著降低SOD和CAT活性，但相對(duì)而言外源硒對(duì)CAT活性的影響較小，在不接種情況下CAT活性變化不明顯，這與前人的研究結(jié)果是一致的[11]，可能是因?yàn)镃AT與鎘的解毒作用關(guān)系不大。本研究結(jié)果顯示，接種耐硒細(xì)菌可能具有雙重作用，一方面導(dǎo)致硒的有效性下降，從而使對(duì)照處理中SOD活性、對(duì)照和高硒處理中CAT活性均顯著高于不接種處理（圖2c、圖2d）；另一方面，這些亞硒酸鹽還原菌有可能會(huì)通過合成納米CdSe而降低鎘的有效性[16]，起到鈍化鎘的作用，從而降低了水稻植株對(duì)鎘的積累和運(yùn)輸（圖3）。同時(shí)，這兩方面作用的綜合結(jié)果與土壤硒水平密切相關(guān)。在高硒處理中接種DS15使土壤鎘有效性顯著下降，水稻的鎘積累量和鎘的運(yùn)輸也顯著降低；但是，在對(duì)照處理中接種DS15的作用卻與此相反，水稻根際有效鎘增加了10.83%，根部鎘積累量極顯著增加。同樣，外源硒也顯著降低根際土壤中鎘的有效性，以及水稻植株對(duì)鎘的吸收和運(yùn)輸，其作用效果均在低硒處理中達(dá)到最佳。最近的研究表明，外源硒減少水稻對(duì)鎘的積累可能與促進(jìn)根系泌氧，增強(qiáng)根表鐵膜的阻隔作用有關(guān)[38]。但是，由于本研究未獲得籽粒鎘的數(shù)據(jù)，而且水稻籽粒積累鎘的過程受多種因素影響[29，39]，因此無法通過植株中鎘的積累量預(yù)測(cè)外源硒和接種耐硒細(xì)菌是否能降低籽粒中鎘的積累量。前期研究發(fā)現(xiàn)，硒鎘高背景區(qū)土壤中硒對(duì)水稻和茶葉中鎘的積累量無顯著影響[21，40]，這與大量盆栽試驗(yàn)的結(jié)果有明顯不同。Zhang等[35]發(fā)現(xiàn)，在硒鎘高背景區(qū)土壤中有效態(tài)硒鎘的摩爾比對(duì)玉米的鎘積累量有顯著影響，當(dāng)比值較大時(shí)（≥0.7）會(huì)阻礙鎘的吸收，葉片中硒代蛋氨酸與鎘相結(jié)合；反之，當(dāng)比值較小時(shí)（＜0.7）則會(huì)增加玉米對(duì)鎘的積累量，葉片中硒代胱氨酸與鎘共存。大山村地區(qū)土壤有效硒平均占比小于6%[41]，茶園土壤中有效硒為17.54%，而有效鎘為57.31%[21]，這可能是硒鎘拮抗現(xiàn)象不明顯的重要原因之一。

圖4 外源硒和接種耐硒細(xì)菌對(duì)水稻地上部、根部硒含量、硒轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Figure 4 Effect of exogenous selenium（Se）application and inoculation with Se-tolerant bacterium on root and shoot Se contents of rice，and Se transportation

本研究結(jié)果表明，外源硒對(duì)鎘脅迫下水稻生長(zhǎng)、生理代謝和鎘積累的影響與其施用量密切相關(guān)。耐硒細(xì)菌會(huì)影響硒和鎘的有效性，減少鎘的吸收和運(yùn)輸，但可能對(duì)抗氧化酶產(chǎn)生不利影響，硒鎘高背景區(qū)土著微生物的作用值得關(guān)注。

4 結(jié)論

（1）外源硒可以促進(jìn)水稻地上部分伸長(zhǎng)，接種耐硒細(xì)菌能夠增加水稻生物量。

（2）外源硒和耐硒細(xì)菌對(duì)丙二醛（MDA）含量的影響不明顯，外源硒顯著降低超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活性，而接種耐硒細(xì)菌的作用剛好相反，這可能跟耐硒細(xì)菌對(duì)亞硒酸鹽的轉(zhuǎn)化有關(guān)。

（3）外源硒顯著增加水稻對(duì)硒的積累和運(yùn)輸，降低根際土壤鎘活性，減少了水稻對(duì)鎘的積累和運(yùn)輸。硒處理均在低濃度下效果最佳，不接種DS15時(shí)過量施用硒會(huì)增加水稻的鎘積累量。

（4）高硒處理中，接種耐硒細(xì)菌使水稻地上部分硒含量顯著降低，但對(duì)根際土壤鎘具有鈍化作用，因此降低了水稻對(duì)鎘的積累和運(yùn)輸。