根表多环芳烃降解细菌的分离筛选及其在植物根表的定殖和效能

发布时间：2018-04-08 16:05

  本文选题：多环芳烃　切入点：生物降解　出处：《南京农业大学》2015年硕士论文

【摘要】：多环芳烃(PAHs)是土壤环境中常见的一类持久性有机污染物。土壤中PAHs可通过挥发、光解、微生物降解等方式而去除,也可通过植物吸收积累作用而进入食物链,危害生态安全和人群健康。自然界中大部分细菌是以生物膜方式存在的,植物根表细菌生物膜可以减低土壤环境中污染物对植物的毒害作用并促进宿主植物生长。从植物根表筛选具有PAHs降解功能的细菌并将其定殖在植物根表,可在根表形成PAHs降解细菌生物膜;该生物膜对土壤中PAHs有阻隔和降解作用,这不仅有望降低植物吸收积累PAHs的污染风险,还可提高根际土壤中PAHs的去除效率。本研究从PAHs污染场地健康植物根表筛选获得了两株具有PAHs降解功能的细菌(以下简称功能细菌),鉴定了功能细菌的分类地位,并研究了其生长和降解特性;明确了不同环境条件对功能细菌降解PAHs的影响,优化了菌株降解PAHs的环境条件;分别用抗生素抗性标记和绿色荧光蛋白基因(gfp)标记对功能细菌进行标记,将其定殖在植物根表,研究了功能菌株在植物根表的定殖分布及其对植物吸收积累PAHs的影响;探讨了表面活性剂作用下根表细菌生物膜对植物吸收积累PAHs的影响。主要研究成果如下:(1)从PAHs污染区健康植物牛筋草(Eleusineindica(L.)Gaertn.)根表分离获得了两株分别具有菲和芘降解功能的细菌。经生理生化测定及16S rRNA基因序列同源性分析,确定两株菌分别为具有菲降解能力的Diaphorobacter sp.Phe 15和具有花降解能力的Mycobacteriumsp.Pyr9。优化了两株功能菌株降解PAHs的环境条件。其中,菌株Phe15降解菲的最适温度为30℃C,最适pH值为7.0-10.0,该条件下2 d内其对初始浓度为100 mg.L-1菲的降解率可达到97%以上。菌株Phe15对150 mg·L-1浓度范围内的菲都具有良好的降解效果,且随着接种量的增加,降解逐渐加快。菌株Pyr9降解芘的最适温度为3C℃,最适pH值为7.0-8.0,该条件下10 d能将初始浓度为50 mg·L-1的芘全部降解。芘浓度范围为50-200mg·L-1时,芘浓度越高,Pyr9对芘的降解率越低;供试接种量范围内(5-20%),接种量越高,Pyr9对芘的降解越快。(2)分别用抗生素抗性标记和绿色荧光蛋白基因(gfp)标记对功能细菌Phe15和Pyr9进行了标记,并将其定殖在植物根表,研究了功能菌株在植物根表的定殖分布及其对植物吸收PAHs的影响。其中,菌株Phe15对氨苄青霉素(75mg·L-1)和低浓度的氯霉素(25 mg·L-1)有抗性。利用这两种抗性作为菌株Phe15的筛选标记,采用灌根和浸种两种定殖方式将菌株Phe15定殖到三叶草根表。结果表明,菌株Phe15在植物根表的定殖促进了三叶草的生长,同时降低了菲在三叶草体内的浓度和积累量。两种定殖方式均可降低三叶草体内菲含量,且灌根方式要优于浸种。同时,两种定殖方式都能够提高污染土壤中菲的去除率,且灌根方式下土壤中菲去除率更高。用绿色荧光蛋白基因(gfp)对菌株Pyr9进行了标记,标记菌株(Pyr9-gfp)对芘的降解能力没有显著变化。扫描电子显微镜和激光扫描共聚焦显微镜照片表明,菌株Pyr9-gfp可以在三叶草根表定殖并形成细菌生物膜。采用灌根方式将Pyr9-gfp定殖在三叶草根表,定殖在根表的Pyr9-gfp可以进入植物根部组织,并在植物体内增殖,且数量随土壤中花污染浓度的增加而增大。功能细菌Pyr9-gfp在三叶草根表的定殖可以显著提高植物茎叶和根部生物量,降低植物体内芘浓度、积累量及富集系数,同时显著提高了 土壤中芘的去除率。(3)向PAHs污染土壤中添加表面活性剂Tween 80,探究了 Tween 80作用下菌株Pyr9在三叶草根表的定殖及其对植物吸收PAHs和根际PAHs去除的影响。供试Tween 80浓度范围(100-1000 mg.kg-1)内,随着Tween 80浓度升高,三叶草体内Pyr9的数量变化不明显,植物根部和茎叶生物量先增加后减小,Tween 80添加量为250 mg.kg-1时,植物生物量最大。相同处理条件下,灌根组植物生物量大于不接菌组,表明菌株Pyr9在植物根表的定殖促进了植物生长。100-1000 mg.kg-1 Tween 80促进了植物对芘的吸收。Tween 80作用下,菌株Pyr9在三叶草根表的定殖同样可以降低三叶草体内芘含量。添加 Tween 80增大了三叶草根际土壤中芘的去除率。添加量为0-500 mg.kg-1时,随着Tween80添加量增加,土壤中芘的残留量降低。同一 Tween80添加量下,灌根组(CPR)土壤中芘含量显著低于不接种菌的植物组(CP)和接菌但未种植物组(CB),例如,Tween 80添加量为100 mg.kg-1时,CPR处理比CP和CB处理土壤中芘残留量分别低12.8%和19.2%。Tween 80添加量为500 mg.kg-1时,CPR处理土壤中芘残留量与污染土壤对照相比降低了 49.4%。
[Abstract]:In this paper , two strains of bacteria ( hereinafter referred to as functional bacteria ) with polycyclic aromatic hydrocarbon ( PAHs ) degradation function were obtained from the root of plant root , and the environmental conditions of PAHs in rhizosphere soil were optimized . ( 2 ) The bacteria Phe15 and Phe9 were labeled with antibiotic resistance and green fluorescent protein gene ( gfp ) respectively . The results showed that strain Phe15 was resistant to ampicillin ( 75 mg 路 L - 1 ) and low concentration of chloramphenicol ( 25 mg 路 L - 1 ) . ( 3 ) To add Tween 80 to PAHs contaminated soil , the effect of Tween 80 on the removal of pyrene in the rhizosphere soil of clover was investigated .

【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈学萍;朱永官;洪米娜;王新军;Gault A G;Charnock J M;Polya D A;;不同施肥处理对水稻根表铁和砷形态的影响[J];环境化学;2008年02期

2 郭伟;林咸永;程旺大;;不同地区土壤中分蘖期水稻根表铁氧化物的形成及其对砷吸收的影响[J];环境科学;2010年02期

3 罗孝扬;曾宽容;蒋亚平;蔡昌建;周亿闺;杨宝玉;王子芳;;禾谷类作物根表固氮螺菌的分类鉴定和分布[J];微生物学报;1983年01期

4 胡莹;黄益宗;刘云霞;;砷污染土壤中不同基因型水稻根表铁膜的形成及其对砷吸收和转运影响[J];生态毒理学报;2013年06期

5 刘侯俊;胡向白;张俊伶;张福锁;;水稻根表铁膜吸附镉及植株吸收镉的动态[J];应用生态学报;2007年02期

6 张西科;张福锁;毛达如;;植物根表铁、锰氧化物胶膜及其在植物营养中的作用[J];土壤学进展;1995年06期

7 胡莹;黄益宗;黄艳超;刘云霞;;根表铁膜对水稻铅吸收转运的影响[J];生态毒理学报;2014年01期

8 刘文菊,尹君,毕淑芹,茹淑华,李习平;根表铁膜对水稻吸收污灌土壤中的锌的影响[J];土壤与环境;2001年04期

9 张秀;郭再华;杜爽爽;石乐毅;吕昌胜;张丽梅;赵竹青;贺立源;;砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根表铁膜及其各部位砷含量的影响[J];生态毒理学报;2013年02期

10 刘侯俊;张俊伶;韩晓日;张福锁;;根表铁膜对元素吸收的效应及其影响因素[J];土壤;2009年03期

相关会议论文 前1条

1 吕世华;张西科;张福锁;刘文菊;;根表铁、锰氧化物胶膜在不同锌浓度下对水稻锌吸收的影响[A];青年学者论土壤与植物营养科学——第七届全国青年土壤暨第二届全国青年植物营养科学工作者学术讨论会论文集[C];2000年

相关博士学位论文 前4条

1 刘春英;鄱阳湖湿地植物根表铁膜的形成及对铅的转运机制研究[D];南昌大学;2015年

2 吴泽嬴;硫对水稻铁、镉及其相关络合物含量和分布影响的研究[D];南京农业大学;2014年

3 钟顺清;湿地植物根表铁膜对磷、铅迁移转化及植物有效性影响的机理探讨[D];浙江大学;2009年

4 高明霞;硫对水稻苗期吸收累积镉的影响及其机理[D];西北农林科技大学;2009年

相关硕士学位论文 前5条

1 盛月慧;菲降解细菌在植物根表的成膜作用及其对植物吸收菲的影响[D];南京农业大学;2015年

2 顾玉骏;根表多环芳烃降解细菌的分离筛选及其在植物根表的定殖和效能[D];南京农业大学;2015年

3 张淼;低磷诱导水稻根表铁膜形成及其对砷累积的影响研究[D];河北农业大学;2013年

4 李方;根表铁膜控制水稻（Oryza sativa L.）幼苗铝吸收积累的作用和机理研究[D];浙江师范大学;2010年

5 薛培英;土壤—水稻体系中砷的迁移转化及其影响机制研究[D];河北农业大学;2008年

，

本文编号：1722332