多氯联苯污染土壤的菌根际修复效率及其机理研究

发布时间：2020-07-15 08:55

【摘要】：多氯联苯(Polychlorinated biphenyls, PCBs)污染土壤的生物修复在全球范围内已经得到了广泛关注。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌作为植物与土壤、微生物之间联系的桥梁,在PCBs污染土壤的生物修复过程中发挥着重要作用。本论文在筛选PCBs污染土壤高效修复植物及AM真菌的基础上,利用分室根箱系统研究AM真菌与土壤PCBs降解及功能微生物群落之间的关系,主要结果如下：(1)研究美国南瓜(Cucurbita pepo L. cv. Black Beauty)、中国南瓜(Cucurbita moschata Duch. cv. Miben)、日本南瓜(Cucurbita maxima Duch cv. Cuili 1)以及黄瓜(Cucumis sativus L. cv. Jinyou 2)等四种植物对长期PCBs污染土壤的修复效率及其机理。结果表明,所有处理均显著增加了土壤PCBs的降解率(19.5%-42.7%),其中C. pepo和C. moschata处理土壤PCBs降解率显著高于另外两个处理(P0.05),其土壤微生物群落结构及PCBs同系物组成也较为类似。土壤G-细菌PLFA生物量与总PCBs降解率呈显著相关(R2=0.719,P0.001),而G-细菌和真菌一起与土壤五氯联苯降解率呈显著相关(R2=0.590,P0.01)。结果表明,供试C. pepo和C. moschata品种都能通过影响土壤微生物群落从而高效修复PCBs污染土壤。(2)以美国南瓜(Cucurbita pepo L. cv. Black Beauty)为供试植物,比较接种Acaulospora laevis、Glomus caledonium、Glomus mosseae对土壤Aroclor1242的降解效率及其微生物机理。A. laevis和G. mosseae显著促进土壤Aroclor1242降解率及细菌丰度(P0.05)。AM真菌能显著促进联苯双加氧酶编码基因(bphA)和Rhodococcus属2,3-二羟基联苯双加氧酶编码基因(bphC)丰度(P0.05)。Betaproteobacteria和Actinobacteria在土壤细菌群落中占据主要地位,其中Actinobacteria显著影响了非根际土壤PCBs同系物组成(F=2.288,P0.05)。结果表明,A. laevis和G. mosseae能够通过促进土壤bph基因及特定微生物种群丰度而促进PCBs的降解。(3)分别以C. pepo和G. mosseae为供试植物和AM真菌,利用分室根箱系统研究菌丝际土壤微生物群落与Aroclor1242降解之间的相互联系。接种AM真菌的处理其菌丝室土壤PCBs降解率显著高于未接种的对照(P10.05)。土壤三氯、四氯联苯以及总PCBs降解率与菌丝长度呈显著正相关(P0.05)。AM真菌菌丝促进了Rhodococcus属bphC基因(bphC(Rh))丰度,改变了土壤微生物群落结构,Betaproteobacteria和Actinobacteria纲细菌在群落中占据主要地位,而Burkholderials和A ctinomycetales是主要的科。结果证明,AM真菌菌丝可以促进bphC (Rh)基因丰度以及改变土壤微生物群落结构,进而影响土壤PCBs的降解。(4)利用分室根箱系统,以[13C]PCB-4为研究对象,研究了PCBs代谢微生物对AM真菌菌丝的响应特征。结果表明,对照土壤[13C]标记的bphA及bphC(Rh)基因丰度显著增加(P＜0.05),但接种AM真菌仅显著促进了bphC基因的丰度(P0.05)。AM真菌菌丝对PCB-4利用微生物产生了影响,显著提高了[13C]DNA中Firmicutes及Proteobacteria的相对比例(P0.05),特别是Betaproteobacteria纲的相对比例,但是对Actinobacteria影响不显著。进一步分析结果显示,Burkholderiaceae科是利用[13C]PCB-4的主要微生物,且AM真菌对其具有显著的促进作用。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;X172

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