小麦根表菲降解菌生物膜的构建及其阻控菲的效果研究

发布时间：2020-05-30 07:15

【摘要】：近年来,我国耕地土壤中持久性有机污染物多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的污染状况日益加重。PAHs可以被植物吸收积累,并经食物链和食物网逐级传递,威胁人类健康和生态系统安全。微生物具有明确的有机污染物降解功能,是目前生物修复领域中最具研究价值和应用前景的主体。本论文基于自然界中微生物易于形成细菌生物膜,并借此增强自身生物功能和抗逆性的现象,人为的在植物根表构建外源降解菌生物膜,以此强化降解菌的降解功能并阻止污染物进入植物体内,以期实现良好、持续的阻控效果。本论文以菲为PAHs代表污染物,实验室筛选驯化的菲降解菌Pseudomonas sp.JM2为成膜细菌,首先探究了小麦对不同浓度菲的毒性反应。然后利用蘸根培养的生物强化方法,在小麦根表构建了菲降解菌生物膜并进行形态结构的表征。最后综合评价了根表菲降解菌生物膜对小麦体内菲富集以及对小麦生长、生理状况的影响。主要结果如下:(1)随着菲污染浓度的增加,小麦的根长、株高和生物量逐渐降低,小麦体内的菲积累量、SOD和POD活性、叶绿素含量呈先增后减趋势,在菲浓度为250 mg·L~(-1)时达到最大值。(2)利用三亲转化法对菲降解菌Pseudomonas sp.JM2进行GFP标记。将小麦根部培养在JM2-gfp菌悬液中,4 d便可在根表形成稳定的菲降解菌生物膜。生物膜形态表征结果表明,细菌通过自身分泌的丝状的物质与根表皮细胞紧密结合,且其在根系分泌物含量丰富、生长状态稳定的根部成熟区、伸长区、根毛上菌体密度更大。建立的根表生物膜活性至少可以保持15 d,此外,生物膜中的菲降解菌能进一步定殖到小麦根和茎叶内。(3)温室水培实验结果证明:根表菲降解菌生物膜能显著降低小麦根、茎叶内菲积累量,效果分别为71.96%和89.01%;并且显著降低小麦体内菲的传导系数TF,效果达61.77%;还能够促进小麦的生长,提高叶片内POD、SOD酶活以及叶绿素含量。基于以上研究,可以证实根表菲降解菌生物膜能够有效阻控菲在小麦体内的富集,降低小麦污染风险,这在污染土壤中生产安全的农产品及污染农田土壤的生物修复领域具备一定的应用前景,也为植物-微生物的互作理论研究提供了有效的模型体系。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1

【参考文献】