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芘-铬(Ⅵ)复合污染的共脱毒菌株的分离鉴定及特性研究

发布时间:2020-10-17 12:13
   成本低廉、高效、环境友好的微生物修复技术,是治理多环芳烃-重金属复合污染的良策。从温州市平阳县水头镇分离得到两株芘-铬(Ⅵ)共脱毒菌株F1和Z6,鉴定为Raoultella sp.和Serratia sp.,并对菌株的共脱毒性能进行研究。结果表明:F1菌株和Z6菌株的最适脱毒条件:温度30℃、pH 9.0,F1菌株接种量30%,Z6菌株接种量50%,两菌株在共脱毒时铬(Ⅵ)对芘降解有抑制,但芘对铬(Ⅵ)还原有轻微促进作用。Z6菌株的共脱毒能力优于F1菌株,优化条件后Z6菌株将20 mg/L铬(Ⅵ)完全还原,同时将50 mg/L芘降解率达60%,具有更大的应用潜力。
【部分图文】:

基因组DNA,基因


将复筛得到的6株菌株提取其基因组DNA,成功提取的基因组DNA结果见图1.以此基因组DNA作为模板进行16SrRNA基因的PCR扩增,可以看到扩增出16SrRNA基因结果,见图2.图中,M为DNA Marker,泳道1-6依次为菌株B,1,5,8,6,10.将PCR产物送交公司测序后用NCBI网站的Blast软件进行比对,结果表明这6株菌分属于Bacillus sp.(.芽孢杆菌属)、Raoultella sp.(.拉乌尔菌属)和Serratia sp.(.沙雷氏菌属)共3个属,根据复筛中效率检测,它们的综合性能最优者为6号,而1号效率虽不够高,但属于Raoultella sp.(.拉乌尔菌属),比较少见此类菌具有降解芘或还原铬(Ⅵ)能力,故选取1号和6号菌进一步研究,并将其命名为Raoultella sp.F1和Serratia sp.Z6,同时将其提交到GenBank上,接收号为KY006166和KY006167.图2 六株菌的16Sr RNA基因

菌株,温度,效率,微生物


在20℃、30℃和40℃下进行了菌株共脱毒效率的检测,结果见图3.由图3可知,温度对两株菌还原20 mg/L铬(Ⅵ)的能力有促进作用,并且Z6菌株优于F1菌株;30℃和40℃显著大于20℃,而30和40℃比较接近,其中40℃略大于30℃.在30℃时两株菌株的芘降解能力是最好的,并且Z6菌株优于F1菌株.温度对两株菌降解芘的影响规律是:30℃最优,20℃最低,推测是20℃不适于菌体生长,菌体生长受到较大影响进而共脱毒能力减弱.温度是微生物生长的重要条件,低温可导致细胞膜凝固,引起物质运送困难,而高温则可使蛋白质变性,故温度成了影响微生物生长繁殖和生理代谢活动的最重要因素之一[15].鉴于两株菌降解芘时30℃最好,而还原铬(Ⅵ)时最适温度是40℃比30℃略高,综合二者,采用30℃作为其最佳温度.2.3 pH对菌株共脱毒的影响

菌株,效率,环境,效果


pH设置6.0-10.0检测两株菌共脱毒效率,2 d后取样测量铬(Ⅵ)还原率,7 d后取样测量芘降解率,结果见图4.从图4可以看出,Z6和F1都在pH 9.0时铬(Ⅵ)还原率达到最好,其中Z6菌可以将20 mg/L铬(Ⅵ)完全还原.两菌降解芘的pH影响不同,它们都在pH:7.0-10.0的芘降解率比pH 6.0较高,Z6在pH 7.0最优达到56.8%,而F1在pH 9.0的时候降芘率达到最大值60.6%.因此F1在pH 9.0降芘效果最好,Z6在pH 7.0降芘效果最好.绝大多数微生物的生长pH都在5.0-9.0之间[14],细菌更适于在中性偏碱环境中生长,其代谢活动也倾向于在中性偏碱环境中有利,F1在pH 9.0时降芘和还原铬(Ⅵ)效率都最优,而Z6还原铬(Ⅵ)最适pH也为9.0,但降芘最适pH为7.0,不同菌株可能降解芘和还原铬(Ⅵ)的相关酶不同,所需求的最适pH值也会不同,很少数菌会在极碱性条件下如pH低于11.5下还原铬(Ⅵ)[16].综合pH对两菌降芘率和降铬(Ⅵ)率的影响结果,后续实验统一采用pH 9.0.2.4 接种量对菌株共脱毒的影响
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