Microbial bioremediation of heavy metal-polluted soil is a promising technique for reducing heavy metal accumulation in crops. In a previous study, we isolated Bacillus vietnamensis strain 151-6 with a high cadmium (Cd) accumulation ability and low Cd resistance. However, the key gene responsible for the Cd absorption and bioremediation potential of this strain remains unclear. In this study, genes related to Cd absorption in B. vietnamensis 151-6 were overexpressed. A thiol-disulfide oxidoreductase gene (orf4108) and a cytochrome C biogenesis protein gene (orf4109) were found to play major roles in Cd absorption. In addition, the plant growth-promoting (PGP) traits of the strain were detected, which enabled phosphorus and potassium solubilization and indole-3-acetic acid (IAA) production. Bacillus vietnamensis 151-6 was used for the bioremediation of Cd-polluted paddy soil, and its effects on growth and Cd accumulation in rice were explored. The strain increased the panicle number (114.82%) and decreased the Cd content in rice rachises (23.87%) and grains (52.05%) under Cd stress, compared with non-inoculated rice in pot experiments. For field trials, compared with the non-inoculated control, the Cd content of grains inoculated with B. vietnamensis 151-6 was effectively decreased in two cultivars (low Cd-accumulating cultivar: 24.77%; high Cd-accumulating cultivar: 48.85%) of late rice. Bacillus vietnamensis 151-6 encoded key genes that confer the ability to bind Cd and reduce Cd stress in rice. Thus, B. vietnamensis 151-6 exhibits great application potential for Cd bioremediation.

中文翻译：

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吸镉芽孢杆菌 vietnamensis 151-6 减少水稻（Oryza sativa L.）中谷物镉的积累：镉生物修复的潜力。

重金属污染土壤的微生物生物修复是一种很有前途的减少农作物重金属积累的技术。在之前的研究中，我们分离出具有高镉 (Cd) 积累能力和低 Cd 抗性的越南芽孢杆菌菌株 151-6。然而，负责该菌株的 Cd 吸收和生物修复潜力的关键基因仍不清楚。在这项研究中，B. vietnamensis 151-6 中与 Cd 吸收相关的基因被过度表达。发现硫醇二硫化物氧化还原酶基因 (orf4108) 和细胞色素 C 生物发生蛋白基因 (orf4109) 在 Cd 吸收中起主要作用。此外，还检测到该菌株的植物生长促进 (PGP) 特性，从而能够溶解磷和钾并产生吲哚-3-乙酸 (IAA)。越南芽孢杆菌151-6被用于Cd污染水稻土的生物修复，并探讨了其对水稻生长和Cd积累的影响。与盆栽试验中未接种的水稻相比，该菌株在 Cd 胁迫下增加了穗数（114.82%）并降低了水稻穗轴（23.87%）和籽粒（52.05%）中的 Cd 含量。在田间试验中，与未接种对照相比，接种B. vietnamensis 151-6的两个品种籽粒Cd含量均有明显降低（低Cd积累品种：24.77%；高Cd积累品种：48.85%）晚饭。越南芽孢杆菌 151-6 编码的关键基因赋予水稻结合 Cd 和减少 Cd 胁迫的能力。因此，B. vietnamensis 151-6 在 Cd 生物修复方面具有巨大的应用潜力。及其对水稻生长和镉积累的影响进行了探讨。与盆栽试验中未接种的水稻相比，该菌株在 Cd 胁迫下增加了穗数（114.82%）并降低了水稻穗轴（23.87%）和籽粒（52.05%）中的 Cd 含量。在田间试验中，与未接种对照相比，接种B. vietnamensis 151-6的两个品种籽粒Cd含量均有明显降低（低Cd积累品种：24.77%；高Cd积累品种：48.85%）晚饭。越南芽孢杆菌 151-6 编码的关键基因赋予水稻结合 Cd 和减少 Cd 胁迫的能力。因此，B. vietnamensis 151-6 在 Cd 生物修复方面具有巨大的应用潜力。及其对水稻生长和镉积累的影响进行了探讨。与盆栽试验中未接种的水稻相比，该菌株在 Cd 胁迫下增加了穗数（114.82%）并降低了水稻穗轴（23.87%）和籽粒（52.05%）中的 Cd 含量。在田间试验中，与未接种对照相比，接种B. vietnamensis 151-6的两个品种籽粒Cd含量均有明显降低（低Cd积累品种：24.77%；高Cd积累品种：48.85%）晚饭。越南芽孢杆菌 151-6 编码的关键基因赋予水稻结合 Cd 和减少 Cd 胁迫的能力。因此，B. vietnamensis 151-6 在 Cd 生物修复方面具有巨大的应用潜力。82%)，与盆栽试验中未接种水稻相比，Cd胁迫下水稻穗轴(23.87%)和籽粒(52.05%)的Cd含量降低。在田间试验中，与未接种对照相比，接种B. vietnamensis 151-6的两个品种籽粒Cd含量均有明显降低（低Cd积累品种：24.77%；高Cd积累品种：48.85%）晚饭。越南芽孢杆菌 151-6 编码的关键基因赋予水稻结合 Cd 和减少 Cd 胁迫的能力。因此，B. vietnamensis 151-6 在 Cd 生物修复方面具有巨大的应用潜力。82%)，与盆栽试验中未接种水稻相比，Cd胁迫下水稻穗轴(23.87%)和籽粒(52.05%)的Cd含量降低。在田间试验中，与未接种对照相比，接种B. vietnamensis 151-6的两个品种籽粒Cd含量均有明显降低（低Cd积累品种：24.77%；高Cd积累品种：48.85%）晚饭。越南芽孢杆菌 151-6 编码的关键基因赋予水稻结合 Cd 和减少 Cd 胁迫的能力。因此，B. vietnamensis 151-6 在 Cd 生物修复方面具有巨大的应用潜力。vietnamensis 151-6在晚稻的两个品种（低Cd积累品种：24.77％；高Cd积累品种：48.85％）中得到有效减少。越南芽孢杆菌 151-6 编码的关键基因赋予水稻结合 Cd 和减少 Cd 胁迫的能力。因此，B. vietnamensis 151-6 在 Cd 生物修复方面具有巨大的应用潜力。vietnamensis 151-6在晚稻的两个品种（低Cd积累品种：24.77％；高Cd积累品种：48.85％）中得到有效减少。越南芽孢杆菌 151-6 编码的关键基因赋予水稻结合 Cd 和减少 Cd 胁迫的能力。因此，B. vietnamensis 151-6 在 Cd 生物修复方面具有巨大的应用潜力。