2024, Vol. 45
2. 南阳师范学院生命科学与农业工程学院，南阳 473061
, ZHAO Si-yu1 , REN Xue-min2 , LI Yu-ying1 , ZHANG Ying-jun2 , ZHANG Hao1 , HAN Hui1 , CHEN Zhao-jin1
2. School of Life Science and Agricultural Engineering, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China
由于不合理地采矿、工业发展和农用化学品过度使用等, 大量的镉（Cd）等重金属进入土壤, 造成土壤重金属含量超标[1, 2].调查表明, 我国Cd污染耕地面积达1 300万hm2, 这些土壤中Cd含量远高于背景值[3].Cd在土壤中不能被微生物降解, 随着土壤-植物系统进入到作物中, 通过食物链进入到人体, 严重威胁人类的健康[4].微塑料（MPs）作为一种新的环境污染物, 是指粒径为0.1 µm~5 mm的塑料碎片/颗粒, 调查表明其在水、土、气和沉积物等环境介质中广泛存在[5].微塑料具有粒径小、来源广、易迁移和难消除等特点, 产生的生态环境风险越来越受到全球学者的关注[6].微塑料具有复杂的表面特征及较大的比表面积, 使其能够和其它环境污染物（比如重金属）相互作用并可能成为这些污染物潜在的转运载体[7, 8].有研究表明, 微塑料可以吸附Pb、Cu和Cd等重金属, 从而带来更加复杂的生态风险[9, 10].因此, 微塑料与重金属的复合污染问题越来越受到人们的重视[11].
植物促生细菌（plant growth-promoting bacteria, PGPB）是指能够促进植物生长、提高植物抗性的一类有益细菌[12].PGPB能在重金属胁迫条件下通过分泌生长素、溶磷、产1-氨基环丙烷-1-羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC）脱氨酶和铁载体直接或间接地促进植物生长, 在植物-微生物联合修复中得到广泛地应用[13~15].转录组测序（RNA-seq）利用高通量测序技术将细胞或组织中全部RNA进行测序分析, 能系统、准确地探究从DNA向RNA转录这一复杂而精细的调控层次, 在植物-微生物联合修复机制研究中具有重要的应用[16, 17].
目前, 植物促生细菌在微塑料和重金属复合污染中缓解植物胁迫的研究尚未开展.因此, 本研究通过水培实验分析植物促生细菌对Cd和聚乙烯（PE）（Cd-PE）复合污染条件下高粱生长和重金属积累的影响, 结合转录组学探究供试菌株提高高粱耐受Cd-PE复合污染的机制, 以期为重金属与微塑料复合污染的植物-微生物联合修复提供参考.
1 材料与方法 1.1 供试材料供试高粱为京都铁杆100, 实验中所用重金属为硫酸镉3CdSO4·8H2O（AR分析纯）, 所用微塑料为聚乙烯（PE）, 粒径为13 μm.所用供试菌株为实验室保存菌株VY-1菌, 经鉴定属于肠杆菌属（Enterobacter sp.）, NCBI数据库菌株保藏号为ON320412.该菌株具有产ACC脱氨酶、产铁载体和产IAA等植物促生特性, 产IAA能力为101.88 mg·L-1, 对Cd具有较好耐受能力, 最大耐受浓度为400~500 mg·L-1.
1.2 实验方法 1.2.1 供试菌株发酵液制备供试菌株接种于液体LB培养基中, 28℃, 150 r·min-1振荡培养至对数生长期, 培养液4 800 r·min-1离心20min收集菌体, 菌体用无菌去离子水清洗两遍, 重悬于无菌去离子水中, 使菌体浓度达到1×108 cfu·mL-1.
1.2.2 重金属及微塑料溶液配制参考Wu等[18]和Liu等[19]的研究, 通过预实验, 确定水培实验方案为：以Hoagland营养液为基础进行溶液培养实验, 添加3CdSO4·8H2O使其ω（Cd）为3 mg·L-1, 将微塑料PE添加到300 mL的Hoagland营养液中, 微波振荡以实现MPs固液比为ρ（PE）0.05 mg·mL-1.
1.2.3 水培实验选取籽粒饱满的高粱种子, 75%乙醇消毒5 min后用无菌去离子水冲洗, 28℃催芽24 h.选择20粒出芽种子移栽至双层塑料盆中, 上层装有200 g石英砂, 下层含有300 mL Hoagland营养液.实验处理设计见表 1.
|
表 1 实验设计1） Table 1 Design of experiments |
每个处理设置3个重复.高粱幼苗培养1周后, 添加Cd和PE, 同时接种菌株.供试菌株采用浸根的方式进行接种, 即把高粱根放入到细菌菌悬液中浸泡2 h.每周更换一次溶液.所有的植物都生长在组培室中, 温室的室温保持在25℃ ± 3℃.从第一次添加Cd和PE处理30 d后进行收获处理.
1.3 Cd含量测定植物样品的地上部与根部用清水洗净后浸泡在0.01 mol·L-1的EDTA-2Na缓冲液中20 min, 于烘箱中80℃烘干至恒重, 用电子天平分别称取干重.用研钵将样品磨碎, 精准称取0.1 g（± 0.000 2 g）植物样品于聚四氯乙烯坩埚中, 采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸法进行微波消解, 过滤后使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测Cd含量.
1.4 转录组测序为了分析植物促生细菌接种对重金属和微塑料复合污染条件下植物基因表达的影响, 选取实验设计中Cd-PE和Cd-PE-VY-1处理进行转录组测序分析.转录组测序基于Illumina NovaSeq 6000测序平台进行测序, 采用Illumina TruSeq TM RNA sample prep Kit方法进行文库构建, 测序工作由上海美吉生物医药科技有限公司完成.
从高粱根部组织样品中提取total RNA, 利用Nanodrop 2000对所提RNA的浓度和纯度进行检测, 琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性, Agilent 2100测定RIN值.单次建库要求RNA总量≥ 1 μg, 浓度≥ 35 ng·μL-1, D260/D280 ≥ 1.8, D260/D230 ≥ 1.0.利用带有Oligo（dT）的磁珠与ploy A进行A-T碱基配对, 可以从总RNA中分离出mRNA, 用于分析转录组信息.加入fragmentation buffer, 可以将mRNA随机断裂, 通过磁珠筛选分离出300 bp左右的小片段.在逆转录酶的作用下, 加入六碱基随机引物（random hexamers）, 以mRNA为模板反转合成一链cDNA, 随后进行二链合成, 形成稳定的双链结构.加入End Repair Mix将其补成平末端, 随后在3′末端加上一“A”碱基, 用于连接Y字形的接头.然后利用Illumina NovaSeq 6000平台进行转录组测序.经质量控制后得到高质量的Clean Reads, 将其采用HISATA2软件与Sorghum bicolor的参考基因组进行序列比对, 得到Mapped Reads.基于所选参考基因组序列, 使用String Tie对Mapped Reads进行拼接, 将基因与GO、Swiss-Prot、COG、NR、KEGG和KOG等六大数据库进行比对, 获得基因的注释信息并对各数据库注释情况进行统计, 分别对基因的表达水平进行定量分析.
1.5 数据处理与分析所有处理设置3次重复, 使用SPSS 23.0进行统计分析, 采用单因素方差分析中的LSD多重比较检验不同处理间的结果差异显著性, 统计显著性设为P < 0.05.
2 结果与分析 2.1 不同处理条件对高粱生长的影响由表 2可以看出, 相比CK, 在Cd胁迫下高粱的地上部和地下部长度分别降低28.05%和18.42%.相较于单一Cd胁迫, Cd-PE的复合处理组中地上部和地下部长度显著降低, 分别降低24.86%和39.78%.在Cd-PE-VY-1处理中, 供试菌株VY-1的接种显著提高地上部和地下部的长度, 相较Cd-PE处理分别增加33.83%和73.21%.
|
|
表 2 不同处理下高粱长度和生物量1） Table 2 Sorghum length and biomass under different treatments |
高粱生物量结果与长度结果相似, 相比CK, 在Cd胁迫下高粱的地上部鲜重和干重分别降低58.55%和45.21%, 地下部鲜重和干重分别降低11.76%和0.83%.相较于单一Cd胁迫, Cd-PE的复合处理组中地上部鲜重和干重分别降低37.76%和17.04%, 地下部鲜重和干重分别降低24.64%和10.36%.在Cd-PE-VY-1处理中, 供试菌株VY-1的接种提高地上部和地下部的干重, 相较Cd-PE分别增加56.64%和33.44%.
由高粱长度和生物量可知, 相对于Cd单一污染, Cd-PE复合污染毒性更强, 表现出复合毒性增强的现象, 供试菌株VY-1能有效地缓解Cd-PE复合污染的胁迫.
2.2 不同处理条件下对高粱Cd含量、积累量的影响Cd-PE处理组地上部和地下部Cd含量相较于Cd组整体下降, 地上部和地下部Cd含量分别降低38.60%和0.87%.相较Cd-PE处理组, Cd-PE-VY-1处理中供试菌株VY-1的接种能提高地上部Cd含量, 比例为45.29%, 降低地下部Cd含量, 比例为2.91%（图 1）.
|
不同小写字母表示同一列内处理之间有显著差异P < 0.05 图 1 高粱地上部和地下部Cd含量 Fig. 1 Cd content in aboveground and underground parts of sorghum |
在不同部位Cd积累量方面, Cd-PE处理组地上部和地下部Cd积累量相较于Cd组整体下降, 分别降低48.23%和10.92%.相较Cd-PE处理组, Cd-PE-VY-1处理中供试菌株VY-1的接种能提高地上部和地下部的Cd积累量, 比例为126.47%和28.08%（图 2）.
|
不同小写字母表示同一列内处理之间有显著差异P < 0.05 图 2 高粱地上部分和地下部分Cd积累量 Fig. 2 Cd accumulation in aboveground and underground parts of sorghum |
通过转录组测序, 共获得90.77 Gb Clean Data, 分析共检测到表达基因28 967个、表达转录本共57 880个.基于表达量定量结果, 进行组间差异基因分析, 获得两组间发生差异表达的基因, 在Cd-PE复合污染条件下接菌处理组（Cd-PE-VY-1）与对照组（Cd-PE）相比, 上调基因为904个, 下调基因为2 041个.
2.4 差异表达基因的GO富集分析基于Nr蛋白数据库注释, 使用GO和KEGG对预测的单基因的功能进行了分类, 在GO功能分类中, 注释的基因主要分为3个功能组：生物过程（biological process）、细胞成分（cellular component）和分子功能（molecular function）（图 3）.在丰度排名前20的GO二级功能分类中, 属于生物过程簇的占9种（占比为29.85%）, 细胞成分的占7种（占比为41.06%）, 分子功能的占4种（占比为29.09%）.在生物过程中, 基因主要分布在代谢过程（metabolic process）和细胞代谢过程（cellular process）两种分类中；在分子功能中, 基因主要分布在催化活性（catalytic activity）和链接（binding）两种分类中；在细胞成分中, 基因主要分布在细胞器（organelle）、膜元件（membrane part）和细胞区域（cell part）上.
|
图 3 GO分类统计 Fig. 3 GO classification statistics |
在Cd-PE复合污染条件下接菌处理组（Cd-PE-VY-1）与对照组（Cd-PE）相比KEGG数据库中基因注释到113条通路, 富集在五大类中.最丰富的途径是糖代谢（carbohydrate metabolism）, 其次是能量代谢（energy metabolism）和信号转导（signal transduction）.
如图 4所示, 在Cd-PE复合污染条件下接菌处理组（Cd-PE-VY-1）与对照组（Cd-PE）相比, 差异表达基因分析表明在植物激素信号转导（plant hormone signal transduction）、苯基类丙烷生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）和糖酵解/糖异生（glycolysis/gluconeogenesis）等方面富集程度最高.
|
图 4 KEGG富集分析气泡图 Fig. 4 KEGG enrichment analysis bubble chart |
如图 5所示, 接菌处理组（Cd-PE-VY-1）与对照组（Cd-PE）相比, 植物激素信号转导途径中差异主要是生长素途径和脱落酸途径.生长素转导途径中, 生长素需要通过膜上蛋白AUX1传递给复合物TIR1, 然后信号进一步传递给生长素蛋白（AUX/IAA）, 影响AUX/IAA的关键基因auxin-responsive protein IAA24（gene-LOC8056625）、auxin-responsive protein IAA14（gene-LOC8061165）和auxin-responsive protein IAA9, transcript variant X1（gene-LOC8084668）全部上调.同时, probable indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.8（gene-LOC8059110）和probable indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.2（gene-LOC8072113）上调表达影响GH3的表达, auxin-induced protein X10A（gene-LOC8054281）、auxin-induced protein 6B（gene-LOC8063834）和auxin-responsive protein SAUR50（gene-LOC8079823）作为影响SAUR的关键基因均上调表达.在脱落酸途径中脱落酸受体PYR/PYL家族、蛋白磷酸酶2C（PP2C）、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SRK2和ABA响应元素结合因子（ABF）全部上调, 其中影响PYR/PYL的基因auxin-responsive protein SAUR50（gene-LOC8081117）, 影响PP2C的probable protein phosphatase 2C 51（gene-LOC8074621）probable protein phosphatase 2C 8（gene-LOC8058260）和probable protein phosphatase 2C 50（gene-LOC8061070）等10个关键基因上调表达.影响SnRK2的基因serine/threonine-protein kinase SAPK1（gene-LOC8077115）、serine/threonine-protein kinase SAPK4, transcript variant X1（gene-LOC110433368）、serine/threonine-protein kinase SAPK7（gene-LOC110436350）和serine/threonine-protein kinase SAPK3（gene-LOC110431683）, 影响ABF的基因bZIP transcription factor TRAB1-like, transcript variant X1（gene-LOC110437038）、G-box-binding factor 4（gene-LOC8062379）、bZIP transcription factor 23（gene-LOC8077354）和bZIP transcription factor 23, transcript variant X1（gene-LOC8075201）都上调表达, 说明了菌株VY-1能提高脱落酸转导途径中基因的表达.
|
图 5 植物激素信号转导途径 Fig. 5 Plant hormone signal transduction pathway |
在苯基类丙烷生物合成通路中, 接菌处理组（Cd-PE-VY-1）与对照组（Cd-PE）相比多个关键基因上调（图 6）.其中黄酮类的生物合成和木质素的合成2种合成通路是已报道的在抵御重金属伤害中起到重要作用.在黄酮类合成通路中, phenylalanine/tyrosine ammonia-lyas（酶：43.1.25, K13064, gene-LOC8074774）、trans-cinnamate 4-monooxygenase（酶：1.14.14.91, K00487, gene-LOC8085395, gene-LOC8084483, gene-LOC8059757）和4-coumarate--CoA ligase（酶：6.2.1.12, K01904, gene-LOC8079391, gene-LOC8077870, gene-LOC8064652）这3种关键酶基因呈上调表达.黄酮类化合物可以增强金属螯合过程, 有助于降低植物细胞中有害的羟基自由基的水平.在木质素生物合成中, 除了phenylalanine/tyrosine ammonia-lyas、trans-cinnamate 4-monooxygenase和4-coumarate-CoA ligase以外, cinnamoyl-CoA reductase（酶：1.2.144, gene-LOC8076207）、cinnamyl-alcohol dehydrogenase（酶：1.1.1.195, gene-LOC8071179）和caffeoyl-CoA O-methyltransferase（酶：2.1.104, gene-LOC8070884, gene-LOC8063763）等上调表达. 木质素生物合成中的中间产物能通过建立保护细胞免受重金属有害作用的物理屏障, 以及影响植物组织中金属离子的形态, 增加细胞壁的耐受力.
|
图 6 苯基类丙烷生物合成通路 Fig. 6 Phenylpropanoid biosynthesis pathway |
高粱作为高生物量能源植物, 在重金属污染植物修复中得到广泛地应用[20].本文结果表明, 在ω（Cd）为3 mg·kg-1水培的条件下高粱长度和生物量均有不同程度的下降, 长度降低18.42%~28.05%, 生物量降低0.83%~58.55%.该结果与之前研究发现的Cd胁迫能导致高粱生物量降低, 从而限制高粱修复重金属效率一致[21, 22].微塑料在水体和土壤等自然生态系统中与重金属共存时, 能成为重金属潜在的转运载体, 产生交互作用[23, 24].当微塑料与重金属共存时, 吸附了重金属的微塑料被植物根系摄取很有可能提高重金属的生物毒性效应[25].Wang等[26]探究了原始PVC微塑料与Cd对苦草Vallisneria natans的联合毒性, 发现PVC微塑料可以提高Cd对苦草的生长抑制.目前, 关于微塑料与重金属复合污染对高粱生长和重金属积累的相关研究尚未开展.本实验表明, 相较于单一Cd胁迫, Cd-PE的复合处理组中高粱长度降低24.86%~39.78%, 生物量降低0.87%~38.60%, 表现出微塑料和重金属协同抑制作用.联合毒性大于单一毒性在植物生长状态也得以验证, 在水培过程中Cd-PE复合污染的处理组高粱生长明显出现叶片发黄现象, 这与Khan等[27]研究的微塑料PVC与Cr显著降低叶绿素含量等生理指标相一致.高粱不同部位对Cd-PE复合污染的响应有所差异, 地下部鲜重和干重分别降低24.64%和10.36%, 地上部鲜重和干重分别降低37.76%和17.04%, 相比于高粱的地上部, 地下部对Cd-PE复合污染更加敏感.这与顾馨悦等[23]研究的氯乙烯微塑料与Cd对小麦的联合毒性结果相一致, 即根生长发育受到的抑制大于地上部, 植物根系为直接摄取微塑料和重金属的部位, 产生的胁迫较地上部更大.
植物促生细菌在重金属胁迫条件下植物生长和重金属积累方面起到重要作用, 被广泛应用于强化植物对重金属的修复效果[28].重金属胁迫条件下植物促生细菌能通过多种植物促生特性缓解胁迫, 提高高粱生物量和重金属积累量[29].Luo等[30]研究表明具有产IAA和ACC脱氨酶的促生细菌Bacillus sp. SLS18, 能提高Mn和Cd污染条件下高粱生物量37.0%~81%和重金属积累量18.6%~65.2%.微塑料与重金属共同存在的复合污染中, 微塑料、重金属以及微塑料和重金属的交互均能对植物生长产生胁迫, 影响植物的生长.该条件下植物促生细菌对植物生长影响的相关研究未见报道, 本实验供试菌株VY-1具有多种植物促生特性, 在Cd-PE复合污染中接种能显著提高地上部和地下部的长度, 相较未接菌处理分别增加33.83%和73.21%.生物量结果与之类似, 供试菌株VY-1的接种能提高Cd-PE复合污染中地上部和地下部干重, 分别增加56.64%和33.44%.该结果与重金属-多环芳烃和重金属-盐碱等复合污染一致, 植物促生细菌在复合污染条件下良好生存, 通过直接或间接作用缓解复合污染导致的胁迫[31, 32].相较于其他复合污染, 微塑料具有较大的比表面积, 能够为微生物提供附着点, 在微塑料表面形成生物膜, 植物促生细菌能否在微塑料表面定殖并形成生物膜以及细菌长期存在对微塑料的降解情况需要深入研究[33].
转录组测序在植物-微生物联合修复机制研究中具有广泛地应用[34, 35].为了进一步解析促生细菌VY-1提高高粱耐受复合污染胁迫的机制, 本实验采用转录组测序的方法分析了植物基因表达情况.在Cd-PE复合污染条件下接种促生细菌VY-1, 高粱根部上调基因为904个.KEGG表达富集分析显示, 这些DEGs在植物激素信号转导方面富集程度最高, 差异的主体是生长素途径和脱落酸途径.有研究表明促生细菌能调节植物生长激素的变化来抵御外界重金属等的胁迫.Růžička等[36]研究表明在重金属胁迫条件下乙烯诱导生长素生物合成相关基因的表达, 并刺激生长素向伸长区运输, 从而使根伸长.Hu等[37]研究发现植物激素脱落酸（ABA）在减轻植物重金属和类金属胁迫方面起着至关重要的作用.Cd-PE复合污染条件下促生细菌VY-1接种能上调表达生长素途径中的AUX/IAA基因、GH3基因和SAUR基因以及脱落酸途径中的PYR/PYL基因、PP2C基因、SnRK2基因和ABF基因（图 5）, 该结果表明菌株VY-1可能通过调节高粱生长素和脱落酸途径缓解Cd-PE复合污染导致的胁迫.苯基类丙烷生物合成通路也是差异基因中的组成（图 6）, 苯丙烷是一大类植物的次级代谢产物, 广泛分布于植物中, 通过充当细胞壁的重要组成部分, 在植物发育中发挥着至关重要的作用.植物对胁迫因子的常见反应包括PAL活性的增强和木质素含量的增加, 经Cu或Cd处理的辣椒和大豆的木质素积累增加[36~42].Cd-PE复合污染条件下促生细菌VY-1接种能上调表达黄酮类合成通路中phenylalanine/tyrosine ammonialyas、transcinnamate 4-monooxygenase和4-coumarate-CoA ligase等多个基因以及木质素生物合成通路中cinnamoyl-CoA reductase、cinnamylalcohol dehydrogenase和caffeoyl-CoA O-methyltransferase等多个基因.重金属会增加活性氧（ROS）的水平, 从而对植物细胞造成严重损害[43].有研究表明含过渡金属的类黄酮复合物具有超氧化物歧化酶活性, 在缓解活性氧损伤中起到作用[44].以上结果表明菌株VY-1可能通过调节苯基类丙烷生物合成通路途径, 缓解Cd-PE复合污染导致的胁迫.
4 结论（1）相较于单一Cd胁迫, Cd-PE的复合处理组中高粱长度降低24.86%~39.78%, 生物量降低0.87%~38.60%, 表现出微塑料和重金属协同抑制作用.
（2）接种植物促生细菌VY-1能缓解Cd-PE复合污染的毒性, 地上部和地下部长度分别增加33.83%和73.21%, 干重分别增加56.64%和33.44%.植物促生细菌在微塑料和重金属复合污染环境缓解植物胁迫和提高修复效率中具有较好的应用前景.
（3）转录组测序分析表明, 促生细菌VY-1能通过调节高粱生长素、脱落酸、黄酮类合成和木质素生物合成通路中多个基因表达, 可能通过这些途径缓解Cd-PE复合污染导致的胁迫.
| [1] | Xu X B, Wang T, Sun M X, et al. Management principles for heavy metal contaminated farmland based on ecological risk-A case study in the pilot area of Hunan province, China[J]. Science of the Total Environment, 2019, 684: 537-547. DOI:10.1016/j.scitotenv.2019.05.015 |
| [2] | Niazi N K, Singh B, Minasny B. Mid-infrared spectroscopy and partial least-squares regression to estimate soil arsenic at a highly variable arsenic-contaminated site[J]. International Journal of Environmental Science and Technology, 2015, 12(6): 1965-1974. DOI:10.1007/s13762-014-0580-5 |
| [3] |
刘孝严, 樊亚男, 刘鹏, 等. 基于文献计量分析的长江经济带农田土壤重金属污染特征[J]. 环境科学, 2022, 43(11): 5169-5179. Liu X Y, Fan Y N, Liu P, et al. Characteristics of heavy metal pollution in farmland soil of the Yangtze River economic belt based on bibliometric analysis[J]. Environmental Science, 2022, 43(11): 5169-5179. |
| [4] | Nicholson F A, Smith S R, Alloway B J, et al. An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales[J]. Science of the Total Environment, 2003, 311(1-3): 205-219. DOI:10.1016/S0048-9697(03)00139-6 |
| [5] |
骆永明, 周倩, 章海波, 等. 重视土壤中微塑料污染研究防范生态与食物链风险[J]. 中国科学院院刊, 2018, 33(10): 1021-1030. Lou Y M, Zhuo Q, Zhang H B, et al. Pay attention to research on microplastic pollution in soil for prevention of ecological and food chain risks[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2018, 33(10): 1021-1030. |
| [6] |
王彤, 胡献刚, 周启星. 环境中微塑料的迁移分布、生物效应及分析方法的研究进展[J]. 科学通报, 2018, 63(4): 385-395. Wang T, Hu X G, Zhou Q X. The research progress in migration, distribution, biological effects and analytical methods of microplastics[J]. Chinese Science Bulletin, 2018, 63(4): 385-395. |
| [7] | Wang F L, Wang X X, Song N N. Polyethylene microplastics increase cadmium uptake in lettuce (Lactuca sativa L.) by altering the soil microenvironment[J]. Science of the Total Environment, 2021, 784. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.147133 |
| [8] | Wood J L, Tang C X, Franks A E. Microbial associated plant growth and heavy metal accumulation to improve phytoextraction of contaminated soils[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2016, 103: 131-137. DOI:10.1016/j.soilbio.2016.08.021 |
| [9] | Wang W F, Yuan W K, Xu E G, et al. Uptake, translocation, and biological impacts of micro(nano)plastics in terrestrial plants: progress and prospects[J]. Environmental Research, 2022, 203. DOI:10.1016/j.envres.2021.111867 |
| [10] | Li J, Zhang K N, Zhang H. Adsorption of antibiotics on microplastics[J]. Environmental Pollution, 2018, 237: 460-467. DOI:10.1016/j.envpol.2018.02.050 |
| [11] | Wang F Y, Zhang X Q, Zhang S Q, et al. Interactions of microplastics and cadmium on plant growth and arbuscular mycorrhizal fungal communities in an agricultural soil[J]. Chemosphere, 2020, 254. DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.126791 |
| [12] |
马莹, 王玥, 石孝均, 等. 植物促生菌在重金属生物修复中的作用机制及应用[J]. 环境科学, 2022, 43(9): 4911-4922. Ma Y, Wang Y, Shi X J, et al. Mechanism and application of plant growth-promoting bacteria in heavy metal bioremediation[J]. Environmental Science, 2022, 43(9): 4911-4922. |
| [13] | Ankati S, Podile A R. Metabolites in the root exudates of groundnut change during interaction with plant growth promoting rhizobacteria in a strain-specific manner[J]. Journal of Plant Physiology, 2019, 243. DOI:10.1016/j.jplph.2019.153057 |
| [14] | Ren X M, Guo S J, Tian W, et al. Effects of plant growth-promoting bacteria (PGPB) inoculation on the growth, antioxidant activity, cu uptake, and bacterial community structure of rape (Brassica napus L.) grown in cu-contaminated agricultural soil[J]. Frontiers in Microbiology, 2019, 10. DOI:10.3389/fmicb.2019.01455 |
| [15] | Bal H B, Nayak L, Das S, et al. Isolation of ACC deaminase producing PGPR from rice rhizosphere and evaluating their plant growth promoting activity under salt stress[J]. Plant and Soil, 2013, 366(1-2): 93-105. DOI:10.1007/s11104-012-1402-5 |
| [16] | Mutz K O, Heilkenbrinker A, Lönne M, et al. Transcriptome analysis using next-generation sequencing[J]. Current Opinion in Biotechnology, 2013, 24(1): 22-30. DOI:10.1016/j.copbio.2012.09.004 |
| [17] | Bell T H, Joly S, Pitre F E, et al. Increasing phytoremediation efficiency and reliability using novel omics approaches[J]. Trends in Biotechnology, 2014, 32(5): 271-280. DOI:10.1016/j.tibtech.2014.02.008 |
| [18] | Wu X, Liu Y, Yin S S, et al. Metabolomics revealing the response of rice (Oryza sativa L.) exposed to polystyrene microplastics[J]. Environmental Pollution, 2020, 266. DOI:10.1016/j.envpol.2020.115159 |
| [19] | Liu Y Y, Guo R, Zhang S W, et al. Uptake and translocation of nano/microplastics by rice seedlings: Evidence from a hydroponic experiment[J]. Journal of Hazardous Materials, 2022, 421. DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126700 |
| [20] |
薛忠财, 李纪红, 李十中, 等. 能源作物甜高粱对镉污染农田的修复潜力研究[J]. 环境科学学报, 2018, 38(4): 1621-1627. Xue Z C, Li J H, Li S Z, et al. Study on the phytoremediation potential of energy crop sweet sorghum to Cd-contaminated agriculture soil[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2018, 38(4): 1621-1627. |
| [21] | Jawad Hassan M, Ali Raza M, Ur Rehman S, et al. Effect of cadmium toxicity on growth, oxidative damage, antioxidant defense system and cadmium accumulation in two sorghum cultivars[J]. Plants (Basel), 2020, 9(11). DOI:10.3390/plants9111575 |
| [22] |
李建钢, 刘瑞媛, 彭丹妮, 等. 甜高粱在镉胁迫下的生理生化和应答机理研究进展[J]. 生物技术通报, 2018, 34(11): 27-35. Li J G, Liu R Y, Peng D N, et al. Advances in physiological, biochemical and response mechanism of sweet sorghum under cadmium stress[J]. Biotechnology Bulletin, 2018, 34(11): 27-35. |
| [23] |
顾馨悦, 徐修媛, 咸泽禹, 等. 老化聚氯乙烯微塑料与镉对小麦的联合毒性[J]. 环境化学, 2021, 40(9): 2633-2639. Gu X Y, Xu X Y, Xian Z Y, et al. Joint toxicity of aged polyvinyl chloride microplastics and cadmium to the wheat plant[J]. Environmental Chemistry, 2021, 40(9): 2633-2639. |
| [24] | Cao Y X, Zhao M J, Ma X Y, et al. A critical review on the interactions of microplastics with heavy metals: mechanism and their combined effect on organisms and humans[J]. Science of the Total Environment, 2021, 788. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.147620 |
| [25] | Kumar R, Ivy N, Bhattacharya S, et al. Coupled effects of microplastics and heavy metals on plants: uptake, bioaccumulation, and environmental health perspectives[J]. Science of the Total Environment, 2022, 836. DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.155619 |
| [26] | Wang L, Gao Y X, Jiang W, et al. Microplastics with cadmium inhibit the growth of Vallisneria natans (Lour.) Hara rather than reduce cadmium toxicity[J]. Chemosphere, 2021, 266. DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.128979 |
| [27] | Khan M A, Kumar S, Wang Q Q, et al. Influence of polyvinyl chloride microplastic on chromium uptake and toxicity in sweet potato[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2023, 251. DOI:10.1016/j.ecoenv.2023.114526 |
| [28] | Sharma P. Efficiency of bacteria and bacterial assisted phytoremediation of heavy metals: an update[J]. Bioresource Technology, 2021, 328. DOI:10.1016/j.biortech.2021.124835 |
| [29] | El-Meihy R M, Abou-Aly H E, Youssef A M, et al. Efficiency of heavy metals-tolerant plant growth promoting bacteria for alleviating heavy metals toxicity on sorghum[J]. Environmental and Experimental Botany, 2019, 162: 295-301. DOI:10.1016/j.envexpbot.2019.03.005 |
| [30] | Luo S L, Xu T Y, Chen L, et al. Endophyte-assisted promotion of biomass production and metal-uptake of energy crop sweet sorghum by plant-growth-promoting endophyte Bacillus sp. SLS18[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2012, 93(4): 1745-1753. DOI:10.1007/s00253-011-3483-0 |
| [31] | Song L C, Niu X G, Zhou B, et al. Application of biochar-immobilized Bacillus sp. KSB7 to enhance the phytoremediation of PAHs and heavy metals in a coking plant[J]. Chemosphere, 2022, 307. DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.136084 |
| [32] | Desale P, Patel B, Singh S, et al. Plant growth promoting properties of Halobacillus sp. and Halomonas sp. in presence of salinity and heavy metals[J]. Journal of Basic Microbiology, 2014, 54(8): 781-791. DOI:10.1002/jobm.201200778 |
| [33] | He S Y, Jia M Y, Xiang Y P, et al. Biofilm on microplastics in aqueous environment: physicochemical properties and environmental implications[J]. Journal of Hazardous Materials, 2022, 424. DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.127286 |
| [34] | Li X Q, Liu Y Q, Li Y J, et al. Enhancing mechanisms of the plant growth-promoting bacterial strain Brevibacillus sp. SR-9 on cadmium enrichment in sweet sorghum by metagenomic and transcriptomic analysis[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022, 19(23). DOI:10.3390/ijerph192316309 |
| [35] | Rane N R, Tapase S, Kanojia A, et al. Molecular insights into plant?microbe interactions for sustainable remediation of contaminated environment[J]. Bioresource Technology, 2022, 344. DOI:10.1016/j.biortech.2021.126246 |
| [36] | Ružicka K, Ljung K, Vanneste S, et al. Ethylene regulates root growth through effects on auxin biosynthesis and transport-dependent auxin distribution[J]. The Plant Cell, 2007, 19(7): 2197-2212. DOI:10.1105/tpc.107.052126 |
| [37] | Hu B B, Deng F L, Chen G, et al. Evolution of abscisic acid signaling for stress responses to toxic metals and metalloids[J]. Frontiers in Plant Science, 2020, 11. DOI:10.3389/fpls.2020.00909 |
| [38] | Cahill D M, McComb J A. A comparison of changes in phenylalanine ammonia-lyase activity, lignin and phenolic synthesis in the roots of Eucalyptus calophylla (field resistant) and E. marginata (susceptible) when infected with Phytophthora cinnamomi[J]. Physiological and Molecular Plant Pathology, 1992, 40(5): 315-332. DOI:10.1016/0885-5765(92)90014-M |
| [39] | Jbir N, Chaïbi W, Ammar S, et al. Root growth and lignification of two wheat species differing in their sensitivity to NaCl, in response to salt stress[J]. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences-Series Ⅲ-Sciences de la Vie, 2001, 324(9): 863-868. |
| [40] | Mandre M. Relationships between lignin and nutrients in Picea abies L. under alkaline air pollution[J]. Water, Air, and Soil Pollution, 2002, 133(1): 363-379. |
| [41] | Díaz J, Bernal A, Pomar F, et al. Induction of shikimate dehydrogenase and peroxidase in pepper (Capsicum annuum L.) seedlings in response to copper stress and its relation to lignification[J]. Plant Science, 2001, 161(1): 179-188. DOI:10.1016/S0168-9452(01)00410-1 |
| [42] | Lin C C, Chen L M, Liu Z H. Rapid effect of copper on lignin biosynthesis in soybean roots[J]. Plant Science, 2005, 168(3): 855-861. DOI:10.1016/j.plantsci.2004.10.023 |
| [43] | Yang Y J, Cheng L M, Liu Z H. Rapid effect of cadmium on lignin biosynthesis in soybean roots[J]. Plant Science, 2007, 172(3): 632-639. DOI:10.1016/j.plantsci.2006.11.018 |
| [44] | Kostyuk V A, Potapovich A I, Kostyuk T V, et al. Metal complexes of dietary flavonoids: evaluation of radical scavenger properties and protective activity against oxidative stress in vivo[J]. Cellular and Molecular Biology (Noisy-le-Grand, France), 2007, 53(1): 62-69. |