除铅乳酸菌的筛选及其在铅污染土壤中的应用
发布时间：2021-07-20 20:20
由于工业化和城市化的推进,土壤重金属污染已成为威胁人类健康和食品安全的全球性环境问题。微生物和植物联合修复是一种环保、修复效果好且应用前景广阔的重金属污染土壤修复技术,但适用于联合修复的某些微生物是引发疾病的条件致病菌,可能引入新的风险。乳酸菌（LAB）是一种公认的食品级微生物,除安全性和传统的益生功能外,乳酸菌对重金属铅（Pb）的潜在去除能力已受到研究者的特别关注。因此,本课题旨在从发酵食品中筛选出具有去除铅离子潜力的乳酸菌并探究其去除特性及机制,并通过盆栽试验来研究乳酸菌和黑麦草联合修复铅污染土壤的能力。主要研究结果如下:首先,从发酵食品中筛选出的5株菌株基于他们的革兰氏阳性反应和不存在细胞氧化酶及过氧化氢酶被认为是乳酸菌。其中,DUTYH16120012和DUTYH16120026能有效去除DeMan-Rogosa-Sharpe（MRS）液体培养基中的Pb2+,去除率分别为88.51%和81.03%。16S rRNA序列分析结果显示,这两株菌株分别为Enterococcus faecium和Enterococcus...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重金属污染土壤修复技术[40]
植物根际是微生物(细菌、真菌、藻类和原生动物)的重要栖息地。在重金属污染土壤的修复中,可以通过植物生长促进菌(plant growth promoting bacteria,PGPB)来提高植物修复的效率(图1.2)。常见的PGPB包括沙雷氏菌、芽孢杆菌、假单胞菌、伯克霍尔德氏菌、肠杆菌、欧文氏菌和克雷伯氏菌等[64]。微生物和植物联合修复可以通过不同的途径来实现修复效率的提高。首先,这些微生物具有影响重金属迁移率和植物利用率的能力,它们产生的铁载体和有机酸等物质能通过生物相关代谢过程将重金属转化为生物可利用的形式,从而提高植物对重金属的吸收。细菌已展现出多种金属耐受机制,包括胞内和胞外的生物吸附、主动去除、沉淀或生物富集[66]。其次,植物生长促进菌具有促进植物生长的能力,它们可以通过固氮、固铁、产植物激素以及合成1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶来改善植物生长,提高植物修复效率和修复进程。例如,Jiang等[67]从重金属污染土壤中分离出一株重金属抗性菌并将其应用于铅、镉污染农田土壤的修复中,结果显示该分离物产生了吲哚乙酸、铁载体和1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶,显著改善了玉米和番茄的生物量,并增强了植物组织中铅的积累。此外,微生物还能通过提高抗氧化酶活性来减缓重金属对植物造成的氧化损伤。
乳酸菌是一种被广泛应用于发酵食品生产中的被公认为安全的食品级微生物,例如链球菌和乳酸杆菌可用来发酵酸奶,明串珠菌可用于酸菜的生产,乳球菌可用来腌制香肠等(图1.3)[71]。随着研究的深入,乳酸菌已经不仅仅只出现在发酵食品行业中了,它早已被监管机构批准用作功能性食品或治疗剂的成分[72]。不仅如此,对乳酸菌进行研究发现它还可以去除食品中的各种毒素,如黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮[73,74]。乳酸菌对胃液、胆汁和酶中的盐酸具有良好的耐受性,它的口服剂还可以顺利到达肠道,并产生大量的细胞因子来调节微环境从而改善人体的生理功能。此外,乳酸菌的来源十分广泛,泡菜水、土壤和动物粪便等都可以分离筛选出乳酸菌。基于上述原因,开发乳酸菌的新兴功能已经引起了微生物学家和人类健康研究人员的的兴趣。1.3.2 乳酸菌去除铅的能力和机理
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种禾本科植物耐铅性及富集特征比较[J]. 张浩,张凌云,王济,蔡雄飞,陈栋,滚珍琪. 贵州师范大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]乳酸菌对栀子生长和生理指标的影响[J]. 郑茗月,李海梅,李彦华,赵金山,刘华伟. 江苏农业科学. 2019(16)
[3]重金属对植物的毒害及植物对其毒害的解毒机制[J]. 陈镔,谭淑端,董方旭,杨雨婷. 江苏农业科学. 2019(04)
[4]广州市农村菜地土壤重金属污染生态风险评价[J]. 毕华,钟嶷,程焰芳,孙丽丽,王德东,黄仁德. 医学动物防制. 2019(04)
[5]乳酸菌对重金属吸附作用的研究进展[J]. 李畅,贾原博,赵晓峰,贺银凤. 微生物学通报. 2018(10)
[6]一株乳酸菌吸附Pb2+的条件优化[J]. 于上富,徐敏,丁秀云,王娜娜,霍贵成. 中国酿造. 2016 (02)
[7]太原城区周边土壤重金属分布特征及生态风险评价[J]. 高鹏,刘勇,苏超. 农业环境科学学报. 2015(05)
[8]乳酸菌在农产品种植及其质量安全中的研究进展[J]. 高鹏飞,姚国强,赵树平,王晓伟,崔景丽,张和平. 中国农业科技导报. 2014(06)
[9]乳酸菌对重金属污染的生物修复作用[J]. 王晓伟,姚国强,高鹏飞,李晶,郭建林,郭霄,张和平. 中国微生态学杂志. 2014(08)
[10]发酵面团中抗单增李斯特氏菌乳酸菌的筛选及鉴定[J]. 李东霞,王雁萍,李宗伟,袁世超,杨慧晓,金庆生. 食品与发酵工业. 2014(06)
博士论文
[1]放线菌强化植物修复土壤铅镉污染的效应及机理[D]. 曹书苗.长安大学 2016
[2]丛枝菌根真菌（AMF）提高植物修复土壤重金属Pb污染的作用机制[D]. 杨玉荣.西北农林科技大学 2015
[3]土壤—水稻/蔬菜作物系统中镉、铅的生态效应研究[D]. 曾路生.浙江大学 2006
硕士论文
[1]耐铅微生物与景观植物协同修复铅污染土壤研究[D]. 姜宇.安徽建筑大学 2019
[2]具有潜在益生特性的乳酸菌对铅吸附特性及吸附机制的研究[D]. 李畅.内蒙古农业大学 2018
[3]巨大/胶质芽孢杆菌与柠檬酸联合强化植物修复铅锌镉污染的土壤[D]. 丁玲.河北大学 2017
[4]兰坪铅锌矿区人群高血压病与铅负荷关系及危险因素的病例对照研究[D]. 柯翠.大理大学 2017
[5]植物乳杆菌CCFM8661吸附铅离子及缓解肠细胞铅毒性的机制解析[D]. 殷瑞杰.江南大学 2016
[6]水湿生植物中Cd和Pb的积累研究[D]. 施雪黎.浙江大学 2016
[7]土壤—烟草系统中铅的迁移转化特征研究[D]. 颜奕华.四川农业大学 2014
本文编号：3293525
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重金属污染土壤修复技术[40]
植物根际是微生物(细菌、真菌、藻类和原生动物)的重要栖息地。在重金属污染土壤的修复中,可以通过植物生长促进菌(plant growth promoting bacteria,PGPB)来提高植物修复的效率(图1.2)。常见的PGPB包括沙雷氏菌、芽孢杆菌、假单胞菌、伯克霍尔德氏菌、肠杆菌、欧文氏菌和克雷伯氏菌等[64]。微生物和植物联合修复可以通过不同的途径来实现修复效率的提高。首先,这些微生物具有影响重金属迁移率和植物利用率的能力,它们产生的铁载体和有机酸等物质能通过生物相关代谢过程将重金属转化为生物可利用的形式,从而提高植物对重金属的吸收。细菌已展现出多种金属耐受机制,包括胞内和胞外的生物吸附、主动去除、沉淀或生物富集[66]。其次,植物生长促进菌具有促进植物生长的能力,它们可以通过固氮、固铁、产植物激素以及合成1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶来改善植物生长,提高植物修复效率和修复进程。例如,Jiang等[67]从重金属污染土壤中分离出一株重金属抗性菌并将其应用于铅、镉污染农田土壤的修复中,结果显示该分离物产生了吲哚乙酸、铁载体和1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶,显著改善了玉米和番茄的生物量,并增强了植物组织中铅的积累。此外,微生物还能通过提高抗氧化酶活性来减缓重金属对植物造成的氧化损伤。
乳酸菌是一种被广泛应用于发酵食品生产中的被公认为安全的食品级微生物,例如链球菌和乳酸杆菌可用来发酵酸奶,明串珠菌可用于酸菜的生产,乳球菌可用来腌制香肠等(图1.3)[71]。随着研究的深入,乳酸菌已经不仅仅只出现在发酵食品行业中了,它早已被监管机构批准用作功能性食品或治疗剂的成分[72]。不仅如此,对乳酸菌进行研究发现它还可以去除食品中的各种毒素,如黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮[73,74]。乳酸菌对胃液、胆汁和酶中的盐酸具有良好的耐受性,它的口服剂还可以顺利到达肠道,并产生大量的细胞因子来调节微环境从而改善人体的生理功能。此外,乳酸菌的来源十分广泛,泡菜水、土壤和动物粪便等都可以分离筛选出乳酸菌。基于上述原因,开发乳酸菌的新兴功能已经引起了微生物学家和人类健康研究人员的的兴趣。1.3.2 乳酸菌去除铅的能力和机理
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种禾本科植物耐铅性及富集特征比较[J]. 张浩,张凌云,王济,蔡雄飞,陈栋,滚珍琪. 贵州师范大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]乳酸菌对栀子生长和生理指标的影响[J]. 郑茗月,李海梅,李彦华,赵金山,刘华伟. 江苏农业科学. 2019(16)
[3]重金属对植物的毒害及植物对其毒害的解毒机制[J]. 陈镔,谭淑端,董方旭,杨雨婷. 江苏农业科学. 2019(04)
[4]广州市农村菜地土壤重金属污染生态风险评价[J]. 毕华,钟嶷,程焰芳,孙丽丽,王德东,黄仁德. 医学动物防制. 2019(04)
[5]乳酸菌对重金属吸附作用的研究进展[J]. 李畅,贾原博,赵晓峰,贺银凤. 微生物学通报. 2018(10)
[6]一株乳酸菌吸附Pb2+的条件优化[J]. 于上富,徐敏,丁秀云,王娜娜,霍贵成. 中国酿造. 2016 (02)
[7]太原城区周边土壤重金属分布特征及生态风险评价[J]. 高鹏,刘勇,苏超. 农业环境科学学报. 2015(05)
[8]乳酸菌在农产品种植及其质量安全中的研究进展[J]. 高鹏飞,姚国强,赵树平,王晓伟,崔景丽,张和平. 中国农业科技导报. 2014(06)
[9]乳酸菌对重金属污染的生物修复作用[J]. 王晓伟,姚国强,高鹏飞,李晶,郭建林,郭霄,张和平. 中国微生态学杂志. 2014(08)
[10]发酵面团中抗单增李斯特氏菌乳酸菌的筛选及鉴定[J]. 李东霞,王雁萍,李宗伟,袁世超,杨慧晓,金庆生. 食品与发酵工业. 2014(06)
博士论文
[1]放线菌强化植物修复土壤铅镉污染的效应及机理[D]. 曹书苗.长安大学 2016
[2]丛枝菌根真菌（AMF）提高植物修复土壤重金属Pb污染的作用机制[D]. 杨玉荣.西北农林科技大学 2015
[3]土壤—水稻/蔬菜作物系统中镉、铅的生态效应研究[D]. 曾路生.浙江大学 2006
硕士论文
[1]耐铅微生物与景观植物协同修复铅污染土壤研究[D]. 姜宇.安徽建筑大学 2019
[2]具有潜在益生特性的乳酸菌对铅吸附特性及吸附机制的研究[D]. 李畅.内蒙古农业大学 2018
[3]巨大/胶质芽孢杆菌与柠檬酸联合强化植物修复铅锌镉污染的土壤[D]. 丁玲.河北大学 2017
[4]兰坪铅锌矿区人群高血压病与铅负荷关系及危险因素的病例对照研究[D]. 柯翠.大理大学 2017
[5]植物乳杆菌CCFM8661吸附铅离子及缓解肠细胞铅毒性的机制解析[D]. 殷瑞杰.江南大学 2016
[6]水湿生植物中Cd和Pb的积累研究[D]. 施雪黎.浙江大学 2016
[7]土壤—烟草系统中铅的迁移转化特征研究[D]. 颜奕华.四川农业大学 2014
本文编号：3293525
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