一种利用微生物菌剂处理提高小麦对铜胁迫耐受性的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用微生物菌剂处理提高小麦对铜胁迫耐受性的方法，属于环境生物修复技术领域。所述微生物菌剂为保藏号为CCTCC NO:M 2016754的嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH，通过与小麦共培养，可以提高小麦对铜胁迫耐受能力，减缓土壤或水体中的铜离子污染对小麦发芽及其幼苗的毒害作用，提高铜胁迫下小麦的根系干生物量和谷物产量。本发明专利技术提供的利用微生物菌剂处理降低铜离子污染对小麦毒害的方法，操作简单、成本低廉、环境友好，为缓解土壤对小麦铜毒害提供了一项有效措施。为缓解土壤对小麦铜毒害提供了一项有效措施。为缓解土壤对小麦铜毒害提供了一项有效措施。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微生物菌剂处理提高小麦对铜胁迫耐受性的方法


[0001]本专利技术涉及环境生物修复
，具体涉及一种利用微生物菌剂处理以提高小麦对铜胁迫耐受性的方法。

技术介绍

[0002]铜是植物的必需痕量元素，它作为许多酶的辅助因子，参与了植物生长和发育过程中的各种代谢生理过程，包括光合作用、反应性氧代谢和激素信号传导等。然而在过去几十年中，随着铜矿开采、污水灌溉和含铜杀真菌剂的广泛使用，越来越多的铜进入土壤而导致严重的铜污染。一项国家调查显示铜是农田的主要污染物之一，中国2.1％的土壤受到铜的污染。过量的铜会对植物产生很多不良的影响，包括种子萌发率的降低、根系和芽的发育不良、矿物质养分的缺乏、氧化应激和DNA损伤等，这些不良反应会导致作物收益减少并阻碍可持续农业的生产。因此，铜污染对作物的生长和粮食安全已经构成了重大威胁，是一个广受关注的环境和农业问题。
[0003]镁是植物细胞中含量最高的游离二价阳离子，是叶绿素的重要组成成分，是植物体内多种酶的活化剂，参与植物的多种生理过程如光合作用，对于植物的生长和发育过程有重要意义。而除了超镁铁岩石风化形成的蛇纹石土壤中生长的植物容易受到过量镁毒害，在全球范围内暂未发现广泛发生的土壤镁污染情况，相比于土壤镁过量，镁缺乏是一个更广泛存在并受到关注的问题。有研究表明，镁离子能降低铜离子对小麦根部的毒性。
[0004]小麦是全世界各地广泛种植的主食作物。据报道，由于受污染土壤中含有过量的铜，小麦产量大大降低。为了减轻甚至避免包括小麦在内的植物中的铜毒性，研究发现部分微生物可以保护植物免受生物和非生物胁迫(包括重金属污染)并促进植物生长，这些微生物称为植物生长促进细菌，已被用作生物制剂以增强包括小麦等植物的金属耐受性，它们被广泛应用于土壤修复，且多项研究表明根际微生物在调节作物生长和抗逆性方面起着重要作用。有研究表明Bacillus sp.通过提高SOD、CAT和POD的活性，降低超氧化物基团和H2O2，来降低小麦种子中的铜毒性。因此，特殊细菌的应用可以提供一种缓解土壤或水体植物铜毒害的有效措施。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用微生物菌剂处理来降低土壤或水体环境铜离子污染对小麦毒害作用的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了保藏号为CCTCC NO:M 2016754的嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH在调控小麦对铜胁迫耐受性中的应用。
[0008]进一步的，所述应用包括：将嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH与小麦共培养，提升小麦对铜离子胁迫的耐受能力。
[0009]本专利技术研究表明，嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH与小麦共培养，可以
显著消减铜胁迫对小麦植株尤其发芽及幼苗期所受铜毒害作用。
[0010]进一步的，所述共培养包括：先将嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH发酵培养后制得发酵菌液，再将发酵菌液加入到铜离子污染的小麦培育土壤或水体中，与小麦进行共培养。
[0011]进一步的，嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH发酵培养的方法包括：先将Kocuria rosea的细胞接种到种子培养基中旋转培养至OD
600
＝0.8
‑
1.0；之后将Kocuria rosea的种子培养物转移到发酵培养基中旋转培养至OD
600
＝2.5
‑
3.0；
[0012]所述种子培养基组成包括：酪蛋白水解物5g/L，柠檬酸钠10g/L，酵母提取物3g/L，KCl 2g/L，蛋白胨5g/L，硫酸镁10g/L，pH 7.0；
[0013]所述发酵培养基组成包括：酪蛋白水解物3
‑
7g/L，柠檬酸钠5
‑
15g/L，酵母提取物1
‑
5g/L，氯化钾0
‑
8g/L，蛋白胨3
‑
8g/L，硫酸镁3
‑
80g/L，pH 6.8
‑
7.2。
[0014]所述种子培养基和发酵培养基的旋转培养条件均为：20
‑
25℃、100
‑
150rpm培养36
‑
60h。
[0015]所述发酵菌液的添加量为30
‑
40L/m3。
[0016]进一步的，将预发芽的小麦种子接种于含有嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH的培育基质中进行共培养。
[0017]小麦种子预发芽方法包括：将干燥保存的小麦种子用次氯酸钠消毒，接种到浸泡有MS培养基的纱布中(放到无菌培养皿中)进行预发芽。
[0018]所述次氯酸钠的浓度为3％；所述消毒时间为5min；所述小麦种子接种后进行预发芽的时间为48h。
[0019]所述共培养的条件为20
‑
25℃、48
‑
52％相对湿度，5800
‑
6200lux光照强度，12h/12h明暗循环。
[0020]进一步的，本专利技术针对嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH提升小麦对铜离子胁迫耐受能力的作用机制进行研究，结果表明，一方面，嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH通过增强小麦对镁离子的吸收来抵御铜胁迫的毒性作用；另一方面，嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH促进小麦的抗氧化作用来抑制铜胁迫的毒性作用，具体的，所述抗氧化作用为降低小麦根部H2O2含量、提高小麦根部谷胱甘肽(GSH)含量、提高小麦根部过氧化物酶(POD)活性中的一种或多种。
[0021]本专利技术具备的有益效果：
[0022]本专利技术首次公开嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH在提高小麦对铜胁迫耐受能力方面的用途，具体的，通过微生物菌剂与小麦共培养，可以减缓土壤或水体中的铜离子污染对小麦发芽及其幼苗的毒害作用，能够提高铜胁迫下小麦的根系干生物量和谷物产量。本专利技术提供了一种利用微生物菌剂处理以提高小麦对铜胁迫耐受性的方法，操作简单、成本低廉、环境友好，为缓解土壤对小麦铜毒害提供了一项有效措施。
附图说明
[0023]图1为不同Cu
2+
浓度下小麦幼苗的生长情况。
[0024]图2为不同Cu
2+
浓度下小麦幼苗芽和根的长度。
[0025]图3为不同Cu
2+
浓度下Kocuria rosea的细胞存活情况。
[0026]图4为100μmol/L Cu
2+
下Kocuria rosea对小麦幼苗生长的影响，其中KR
‑
表示不加Kocuria rosea的共培养组，KR+表示加入Kocuria rosea的共培养组，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.保藏号为CCTCC NO:M 2016754的嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH在调控小麦对铜胁迫耐受性中的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用包括：将嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH与小麦共培养，提升小麦对铜离子胁迫的耐受能力。3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述共培养包括：先将嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH发酵培养后制得发酵菌液，再将发酵菌液加入到铜离子污染的小麦培育土壤或水体中，与小麦进行共培养。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，嗜盐玫瑰色库克菌(Kocuria rosea)ZJUQH发酵培养的方法包括：先将Kocuria rosea的细胞接种到种子培养基中旋转培养至OD
600
＝0.8
‑
1.0；之后将Kocuria rosea的种子培养物转移到发酵培养基中旋转培养至OD
600
＝2.5
‑
3.0；所述种子培养基组成包括：酪蛋白水解物5g/L，柠檬酸钠10g/L，酵母提取物3g/L，KCl 2g/L，蛋白胨5g/L，硫酸镁10g/L，pH 7.0；所述发酵培养基组成包括：酪蛋白水解物3
‑
7g/L，柠檬酸钠5
‑
15g/L，酵母提取物1
‑
5g/L，氯化钾0
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：陈启和，刘思宇，芦红云，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：