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钒矿开发导致的土壤钒(V)、铬(Cr)、镉(Cd)等复合重金属污染问题日益严重,目前国内外对钒矿污染土壤的修复技术研究较少,本研究采用内生细菌协同植物修复钒矿污染土壤,通过系列筛选试验、盆栽试验和水培试验,采用高通量测序、BIOLOG等技术手段和SEM-EDS、HPLC等分析方法,深入研究了内生细菌强化植物修复钒矿污染土壤的效应及机理。首先从钒矿污染区野生型蜈蚣草体内分离筛选出2株优势菌株,PRE01和PRE05,经鉴定分别为Serratia marcescens和Arthrobacter ginsengisoli。发现两株细菌均能高效产生IAA、铁载体、ACC脱氨酶和溶解矿质磷酸盐,同时具有较强的V、Cr和Cd抗性,其中PRE01抗性最优,对V、Cr和Cd抗性分别可达到30、6和4 mmol/L,其对Cd的最高吸附去除率为97.6%,对V(V)和Cr(VI)最大还原解毒率分别为81.1%和84.4%。Biolog Gen III板测试表明两株细菌在面对生物的或非生物的环境胁迫时拥有竞争优势。盆栽试验发现PRE01和PRE05可促进宿主植物蜈蚣草和非宿主植物印度芥菜的生长和对重金属的富集效果。PRE01使蜈蚣草体内V、Cr和Cd的积累总量分别提高了25.4%、14.3%和41.3%;印度芥菜体内V、Cr和Cd的积累总量分别提高了3 1.0%、18.0%和35.2%。生理生化分析表明,增强植物抗氧化酶活性是内生细菌缓解植物重金属氧化损伤,促进植物的生长的重要协作机制。内生细菌对蜈蚣草重金属解毒及溶矿促生机理研究发现,内生细菌主要通过增加蜈蚣草根系表面吸附态钒含量,强化根部对V(V)的还原,促进蜈蛇草分泌植酸、草酸和苹果酸来强化其对钒的解毒过程。同时发现内生细菌分泌铁载体和促进蜈蚣草分泌植酸溶解根际V-Fe复合物,是其促进蜈蚣草对铁和钒的吸收以及生长的主要原因。最后研究了内生细菌接种对根际及内生微生态的调控作用与机制,发现内生细菌接种可增加根际土有机质含量和重金属的有效性,其对根际细菌群落影响较小,但可显著影响内生细菌群落。尽管添加的PRE01和PRE05在植物根际和根内并没有持续性定殖,它们可在定殖早期通过营养物质和生态位的竞争作用提高内生细菌群落中Pseudomonas、Microbacterium等与促生和重金属解毒相关的菌属丰度。本文的研究成果将为内生细菌协同植物修复方法体系的构建提供借鉴,为内生细菌强化植物修复机制研究提供理论参考,对推动钒矿污染土壤生物修复研究与实践应用具有重要意义。