矿产资源是社会发展的物质基础,但长期过度开采造成矿区土壤污染和生态环境破坏,废矿区的闲置又造成国土资源浪费。重金属具有难降解、可生物富集等特点,因而重金属污染土壤多以植物修复为主,其中豆科植物与根瘤菌共生体系具备独特的联合生物修复优势,已经作为污染土壤重金属生物修复的应用前景较好的一种方法。本文从钒钛磁铁尾矿土中采集银合欢根瘤,分离纯化出根瘤菌,并确定其系统进化地位;通过测定根瘤菌的促生功能,筛选出促生能力强的优良菌株进行重金属耐受性分析;以重金属污染土壤作为基质开展银合欢盆栽实验,综合评估银合欢-根瘤菌联合修复重金属污染土壤的效果。研究结果如下:(1)从攀枝花钒钛磁铁尾矿库边缘生长的银合欢根瘤中分离纯化出21株根瘤菌。16S rDNA相似性与系统发育分析结果表明:其中11株属于中华根瘤菌属(Sinorhizobium),10株属于快生根瘤菌属(Rhizobium);持家基因的MLSA分析证明:YH7、YH8、YH9、YH10、YH11、YH12、YH13、YH14、YH15 和YH16与莫雷兰中华根瘤菌(S.morelense)聚类为类群I,YH2、YH3、YH17、YH18、YH19、YH20、YH21与碱土根瘤菌(R.alkalisoli)、山羊豆根瘤菌(R.galegae)、豇豆根瘤菌(R.vignae)聚为类群Ⅱ,YH4、YH5、YH6与放射根瘤菌(R.radiobacter)、鹰嘴豆根瘤菌(R.pusense)聚为类群Ⅲ,YH1与萨赫勒中华根瘤菌(S.saheli)聚为类群Ⅳ。(2)共生结瘤固氮基因(nodD、nifH)的系统发育分析表明:16株根瘤菌能够通过PCR扩增到nodD基因,并在系统进化树上聚为三个亚分支且与持家基因的系统发育类群一致,其中主要集中于类群Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ;在系统进化树上,且与中华根瘤菌(Sinorhzobium sp.HAMBI1489)邻近,说明这些根瘤菌的nodD基因与中华根瘤菌(Sinorhzobium)的nodD基因存在一定的相似性,但与快生根瘤菌(Rhizobium)的nodD基因完全不同。8株根瘤菌能通过PCR扩增到nifH基因,这些根瘤菌主要集中于类群Ⅰ和类群Ⅳ。因此,不同根瘤菌的共生结瘤固氮基因存在差异,且部分根瘤菌的共生固氮特征基因可能出现了丢失或者变异,这也可能正是根瘤菌的寄主专一性的原因之一。(3)根瘤菌促生性测试结果表明:14株菌能分泌IAA(6.87-166.77μg/mL),12 株菌能产铁载体(4.06-61.55μg/mL),9 株能够溶磷(6.87-122.01μg/mL);YH1和YH2表现出较好的多功能促生性。根瘤菌回接盆栽实验表明:YH1和YH2均与银合欢共生结瘤,说明其具有较强的抗逆性;接菌植株的株高、根长、生物量以及氮含量均显著(p<0.05)优于对照植株,其中,氮含量分别增加了 12.1%和 10.1%。(4)在尾矿土中,银合欢能富集Fe、Ti、V、Mn、Cd、Cu、Ni;YH1和YH2仍表现出较好的促生性及改变银合欢富集重金属的能力。YH2将银合欢对Fe、Mn的富集率提高了 25.7%和47.6%,而降低了其对Ti、V、Cd、Cu、Ni的富集作用;YH1也降低了银合欢对Fe、Ti、V、Mn、Cd、Cu、Ni的富集率;YH1对银合欢富集重金属的能力影响较YH2大。同时,YH1和YH2还能够降低银合欢对金属的转移能力(TFCK>TFYH1>TFYH2)。(5)YH1和YH2对Mn和Cd表现出了较强的耐受性;其中YH1和YH2对Mn的最大耐受浓度分别为1500μg/mL和1000 μg/mL,而对于Cd则分别为250 μg/mL和400 μg/mL。因此,选用Cd、Mn污染土壤作为银合欢-根瘤菌修复对象进行研究。在Mn污染土壤的修复中,YH1与YH2均能提高银合欢对Mn的富集系数。在5 mg/kg的Mn 土壤中,富集系数分别增加了 84.1%,和65.1%;在50mg/kg的Mn污染土壤中,富集系数分别提高了 119.8%和24.2%。然而,在5mg/kg的Cd污染土壤中,YH1和YH2降低了 Cd富集系数;但在50mg/kg的Cd 土壤中,YH1和YH2分别将银合欢的富集系数提高了 278.3%和180.3%。综上所述:银合欢-根瘤菌(YH1/YH2)共生体系能够有效地修复Cd和Mn等重金属污染土壤及钒钛磁铁尾矿土等,为重金属污染土壤的生物修复提供了理论依据技术支持。