内生细菌促进东南景天Zn/Cd的提取效应及其机制研究
发布时间：2021-06-15 09:59
微生物强化植物修复技术是当前国内外研究的热点。内生菌作为一类定殖在植物体内,直接影响植物生长和代谢功能的微生物,对植物修复具有显著的促进效果,主要体现在提高植物的生物量,强化植物对根际重金属的吸收等方面,但其作用机理仍未明晰。本文通过盆栽模拟实验、营养液培养实验结合植物组织培养实验,采用PCR-DGGE、分子克隆、RT-PCR等技术手段和HPLC、PC-MS等分析方法,探索内生细菌促进东南景天生长和提高植物吸收重金属的作用及其机制。取得的主要结果如下：1)通过植物切片培养基培养法共发现13株内生细菌,主要分布于变形菌门、厚壁菌门和放线菌门,其中β-变形菌门和γ-变形菌门最多,放线菌门最少。其中有3株变形菌门的内生细菌,分别为鞘氨醇单孢菌（Sphingomonas）、荧光假单孢菌（Pseudomonas fluorescens）和乙酸不动杆菌（Acinetobacter calcoaceticus）,均能在培养菌中产生吲哚乙酸（IAA）,耐重金属Cd、Zn、Pb的能力,能够定殖在东南景天体内促进植物的生长、提高植物重金属耐性和重金属由根系向地上部转运的能力,是良好的促植物修复内生细菌。P...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1 引言
1.1 植物修复技术的兴起
1.2 植物修复机制研究进展
1.3 植物修复过程中的问题及解决途径
1.3.1 植物修复过程中的问题
1.3.2 提高植物修复效率的途径
1.4 微生物联合植物修复土壤重金属污染
1.5 微生物联合植物修复土壤重金属污染机制的研究进展
1.5.1 内生细菌对植物生长的影响
1.5.2 内生细菌对植物根系形态和根际环境的影响
1.5.3 内生细菌对植物根系代谢的影响
1.6 内生细菌在植物修复中应用的前景展望
2 本文研究的目的、意义和技术路线
2.1 研究目的和意义
2.1.1 研究目的
2.1.2 研究意义
2.2 主要研究内容
2.3 技术路线
第二章 东南景天内生细菌的筛选、鉴定以及群落结构分析
1 引言
2 材料与方法
2.1 内生细菌的筛选
2.2 内生细菌的鉴定
2.2.1 内生细菌的致病性检测
2.2.2 16S rRNA基因序列鉴定内生细菌
2.2.3 内生细菌耐重金属能力
2.2.4 内生细菌产IAA的能力
2.2.5 内生细菌产嗜铁素的能力
2.2.6 内生细菌解磷的能力
2.2.7 内生细菌产ACC脱氨酶的能力
2.3 培养提取DNA法和直接提取DNA法东南景天内生细菌群落结构特点
2.3.1 内生细菌总DNA的提取
2.3.2 PCR扩增细菌16S rRNA基因
2.3.3 DGGE电泳
2.3.4 DGGE胶回收、克隆和测序
3. 结果
3.1 内生细菌的筛选
3.2 分离得到的内生细菌及其理化特性
3.3 内生细菌总DNA的提取和16S rRNA基因片段的扩增
3.4 东南景天茎和叶内生细菌群落结构多样性的分析
4 讨论
5 本章结论
第三章 内生细菌强化接种对矿山污染土壤上东南景天重金属提取修复的影响
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设计
3 结果
3.1 不同处理下东南景天地上部的生物量
3.2 不同处理下东南景天地上部Cd、Zn、Pb的浓度及累积量
4 讨论
5 本章结论
第四章 东南景天-油菜套种系统中接种内生细菌强化盐渍化-镉复合污染土壤修复
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设计
2.3 生物量测定
2.4 土壤及植物体中重金属Cd的测定
2.5 油菜植株中总氮、硝态氮含量的测定
2.6 根际土壤中细菌群落结构多样性分析
2.7 利用qPCR对细菌反硝化细菌nirS和nirK基因定量分析
2.8 数据分析
3 结果
3.1 套种系统和接种内生细菌Sasm03对植物生物量的影响
3.2 套种系统和接种内生细菌Sasm03对根际土壤和植物Cd含量的影响
3.3 套种系统和接种内生细菌Sasm03对油菜中硝态氮含量的影响
3.4 利用PCR-DGGE分析不同处理下植物根系细菌群落结构多样性
3.5 不同处理对土壤反硝化细菌nirS和nirK基因拷贝数影响
4 讨论
4.1 套种东南景天对植物修复的影响
4.2 接种内生细菌Sasm03对植株生长和Cd吸收的影响
4.3 接种内生细菌以及套种东南景天对根际土壤细菌群落结构的影响
4.4 植物硝态氮的含量以及根际土壤细菌nirS和nirK基因的拷贝数
5 本章结论
第五章 锌、镉污染下内生细菌对东南景天根系分泌物的影响及在植物修复中的作用
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料和处理
2.2 测定指标和测定方法
2.2.1 植物根系形态的测定
2.2.2 植株生物量及Zn、Cd含量测定
2.2.3 植株根系分泌物的收集和测定
2.2.4 植株IAA含量的测定
2.2.5 植株超氧阴离子和H_2O_2的测定
2.2.6 数据分析方法
3 Zn处理下接种促生内生细菌的影响
3.1 结果
3.1.1 接种内生细菌SaMR12对东南景天生长和Zn吸收的影响
3.1.2 接种促生内生细菌对植物IAA水平的影响
3.1.3 不同Zn处理浓度及内生细菌对植物氧化胁迫的影响
3.1.4 Zn处理和接种内生细菌对根系形态的影响
3.1.5 Zn处理和接种内生细菌对植株根系分泌物的影响
3.2 讨论
4 Cd处理下接种促生内生细菌的影响
4.1 结果
4.1.1 在不同Cd处理水平下接种内生细菌对生物量的影响
4.1.2 重金属Cd处理与接种内生细菌对东南景天根系形态的影响
4.1.3 重金属Cd处理以及接种内生细菌对植物根系分泌物的影响
4.1.4 重金属Cd处理和接种内生细菌对植物超氧阴离子和H202的影响
4.1.5 重金属Cd的浓度和积累水平
4.2 讨论
5 本章结论
第六章 内生细菌强化植物根系生长和重金属转运的机制
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设计与处理
2.3 生物量以及Cd含量的测定
2.4 植株叶绿素和ATP酶含量的测定
3 结果
3.1 组织培养实验中东南景天根系的生长形态
3.2 不同处理对水培实验东南景天生物量的影响
3.3 不同处理对水培实验东南景天Cd浓度的影响
3.4 不同处理对水培实验东南景天叶绿素含量的影响
3.5 东南景天叶片中Mg~(2+)-ATPase和Ca~(2+)-ATPase活性
4 讨论
4.1 产IAA内生细菌对植物根系形态的影响
4.2 内生细菌对东南景天生物量和Cd吸收的影响
4.3 叶绿素含量和ATP酶活性
5 本章结论
第七章 综合结论、创新点及研究展望
1 综合结论
2 创新点
3 研究展望
参考文献
博士在读期间发表论文和专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及鉴定[J]. 潘风山,陈宝,马晓晓,杨肖娥,冯英. 环境科学学报. 2014(02)
[2]Improved cadmium uptake and accumulation in the hyperaccumulator Sedum alfredii:the impact of citric acid and tartaric acid[J]. Ling-li LU,Sheng-ke TIAN,Xiao-e YANG,Hong-yun PENG,Ting-qiang LI. Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology）. 2013(02)
[3]一株拮抗棉花枯萎病菌产铁载体内生细菌的筛选(英文)[J]. 韩松,张守村,林天兴,龚明福. Agricultural Science & Technology. 2011(07)
[4]植物连作障碍的形成机制及其调控技术研究进展[J]. 张子龙,王文全. 生物学杂志. 2010(05)
[5]Accumulation of Zinc, Cadmium, and Lead in Four Populations of Sedum alfredii Growing on Lead/Zinc Mine Spoils[J]. Dong-Mei Deng1,2, Jin-Chuan Deng1,3, Jin-Tian Li1, Jun Zhang1, Min Hu1, Zhou Lin1 and Bin Liao1 (1School of Life Sciences and State Key Laboratory of Biocontrol, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China; 2Department of Biological and Chemical Engineering, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006, China; 3Department of Environmental Science and Engineering, Zhongkai Agrotechnical College, Guangzhou 510225, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(06)
[6]Role of soil rhizobacteria in phytoremediation of heavy metal contaminated soils[J]. JING Yan-de1,2, HE Zhen-li1,3, YANG Xiao-e1 (1Ministry of Education Key Lab of Environment, Remediation and Ecosystem Health, School of Natural Resource and Environment Science, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China) (2Department of Resources and Planning, Qufu Normal University, Jining 273165, China) (3University of Florida Institute of Food and Agricultural Sciences, Indian River Research and Education Center, Fort Pierce, Florida 34945, USA). Journal of Zhejiang University（Science B:An International Biomedicine & Biotechnology Journal）. 2007(03)
[7]Zn Accumulation and Subcellular Distribution in the Zn Hyperaccumulator Sedurn alfredii Hance[J]. LI Ting-Qiang, YANG Xiao-E, YANG Jin-Yan and HE Zhen-Li MOE Key Laboratory of Environment Remediation and Ecosystem Health, Zhejiang University, Huajianchi Campus, Hangzhou 310029 (China).. Pedosphere. 2006(05)
本文编号：3230845
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1 引言
1.1 植物修复技术的兴起
1.2 植物修复机制研究进展
1.3 植物修复过程中的问题及解决途径
1.3.1 植物修复过程中的问题
1.3.2 提高植物修复效率的途径
1.4 微生物联合植物修复土壤重金属污染
1.5 微生物联合植物修复土壤重金属污染机制的研究进展
1.5.1 内生细菌对植物生长的影响
1.5.2 内生细菌对植物根系形态和根际环境的影响
1.5.3 内生细菌对植物根系代谢的影响
1.6 内生细菌在植物修复中应用的前景展望
2 本文研究的目的、意义和技术路线
2.1 研究目的和意义
2.1.1 研究目的
2.1.2 研究意义
2.2 主要研究内容
2.3 技术路线
第二章 东南景天内生细菌的筛选、鉴定以及群落结构分析
1 引言
2 材料与方法
2.1 内生细菌的筛选
2.2 内生细菌的鉴定
2.2.1 内生细菌的致病性检测
2.2.2 16S rRNA基因序列鉴定内生细菌
2.2.3 内生细菌耐重金属能力
2.2.4 内生细菌产IAA的能力
2.2.5 内生细菌产嗜铁素的能力
2.2.6 内生细菌解磷的能力
2.2.7 内生细菌产ACC脱氨酶的能力
2.3 培养提取DNA法和直接提取DNA法东南景天内生细菌群落结构特点
2.3.1 内生细菌总DNA的提取
2.3.2 PCR扩增细菌16S rRNA基因
2.3.3 DGGE电泳
2.3.4 DGGE胶回收、克隆和测序
3. 结果
3.1 内生细菌的筛选
3.2 分离得到的内生细菌及其理化特性
3.3 内生细菌总DNA的提取和16S rRNA基因片段的扩增
3.4 东南景天茎和叶内生细菌群落结构多样性的分析
4 讨论
5 本章结论
第三章 内生细菌强化接种对矿山污染土壤上东南景天重金属提取修复的影响
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设计
3 结果
3.1 不同处理下东南景天地上部的生物量
3.2 不同处理下东南景天地上部Cd、Zn、Pb的浓度及累积量
4 讨论
5 本章结论
第四章 东南景天-油菜套种系统中接种内生细菌强化盐渍化-镉复合污染土壤修复
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设计
2.3 生物量测定
2.4 土壤及植物体中重金属Cd的测定
2.5 油菜植株中总氮、硝态氮含量的测定
2.6 根际土壤中细菌群落结构多样性分析
2.7 利用qPCR对细菌反硝化细菌nirS和nirK基因定量分析
2.8 数据分析
3 结果
3.1 套种系统和接种内生细菌Sasm03对植物生物量的影响
3.2 套种系统和接种内生细菌Sasm03对根际土壤和植物Cd含量的影响
3.3 套种系统和接种内生细菌Sasm03对油菜中硝态氮含量的影响
3.4 利用PCR-DGGE分析不同处理下植物根系细菌群落结构多样性
3.5 不同处理对土壤反硝化细菌nirS和nirK基因拷贝数影响
4 讨论
4.1 套种东南景天对植物修复的影响
4.2 接种内生细菌Sasm03对植株生长和Cd吸收的影响
4.3 接种内生细菌以及套种东南景天对根际土壤细菌群落结构的影响
4.4 植物硝态氮的含量以及根际土壤细菌nirS和nirK基因的拷贝数
5 本章结论
第五章 锌、镉污染下内生细菌对东南景天根系分泌物的影响及在植物修复中的作用
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料和处理
2.2 测定指标和测定方法
2.2.1 植物根系形态的测定
2.2.2 植株生物量及Zn、Cd含量测定
2.2.3 植株根系分泌物的收集和测定
2.2.4 植株IAA含量的测定
2.2.5 植株超氧阴离子和H_2O_2的测定
2.2.6 数据分析方法
3 Zn处理下接种促生内生细菌的影响
3.1 结果
3.1.1 接种内生细菌SaMR12对东南景天生长和Zn吸收的影响
3.1.2 接种促生内生细菌对植物IAA水平的影响
3.1.3 不同Zn处理浓度及内生细菌对植物氧化胁迫的影响
3.1.4 Zn处理和接种内生细菌对根系形态的影响
3.1.5 Zn处理和接种内生细菌对植株根系分泌物的影响
3.2 讨论
4 Cd处理下接种促生内生细菌的影响
4.1 结果
4.1.1 在不同Cd处理水平下接种内生细菌对生物量的影响
4.1.2 重金属Cd处理与接种内生细菌对东南景天根系形态的影响
4.1.3 重金属Cd处理以及接种内生细菌对植物根系分泌物的影响
4.1.4 重金属Cd处理和接种内生细菌对植物超氧阴离子和H202的影响
4.1.5 重金属Cd的浓度和积累水平
4.2 讨论
5 本章结论
第六章 内生细菌强化植物根系生长和重金属转运的机制
1 引言
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验设计与处理
2.3 生物量以及Cd含量的测定
2.4 植株叶绿素和ATP酶含量的测定
3 结果
3.1 组织培养实验中东南景天根系的生长形态
3.2 不同处理对水培实验东南景天生物量的影响
3.3 不同处理对水培实验东南景天Cd浓度的影响
3.4 不同处理对水培实验东南景天叶绿素含量的影响
3.5 东南景天叶片中Mg~(2+)-ATPase和Ca~(2+)-ATPase活性
4 讨论
4.1 产IAA内生细菌对植物根系形态的影响
4.2 内生细菌对东南景天生物量和Cd吸收的影响
4.3 叶绿素含量和ATP酶活性
5 本章结论
第七章 综合结论、创新点及研究展望
1 综合结论
2 创新点
3 研究展望
参考文献
博士在读期间发表论文和专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]一株镉超积累植物东南景天特异内生细菌的筛选及鉴定[J]. 潘风山,陈宝,马晓晓,杨肖娥,冯英. 环境科学学报. 2014(02)
[2]Improved cadmium uptake and accumulation in the hyperaccumulator Sedum alfredii:the impact of citric acid and tartaric acid[J]. Ling-li LU,Sheng-ke TIAN,Xiao-e YANG,Hong-yun PENG,Ting-qiang LI. Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology）. 2013(02)
[3]一株拮抗棉花枯萎病菌产铁载体内生细菌的筛选(英文)[J]. 韩松,张守村,林天兴,龚明福. Agricultural Science & Technology. 2011(07)
[4]植物连作障碍的形成机制及其调控技术研究进展[J]. 张子龙,王文全. 生物学杂志. 2010(05)
[5]Accumulation of Zinc, Cadmium, and Lead in Four Populations of Sedum alfredii Growing on Lead/Zinc Mine Spoils[J]. Dong-Mei Deng1,2, Jin-Chuan Deng1,3, Jin-Tian Li1, Jun Zhang1, Min Hu1, Zhou Lin1 and Bin Liao1 (1School of Life Sciences and State Key Laboratory of Biocontrol, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China; 2Department of Biological and Chemical Engineering, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006, China; 3Department of Environmental Science and Engineering, Zhongkai Agrotechnical College, Guangzhou 510225, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(06)
[6]Role of soil rhizobacteria in phytoremediation of heavy metal contaminated soils[J]. JING Yan-de1,2, HE Zhen-li1,3, YANG Xiao-e1 (1Ministry of Education Key Lab of Environment, Remediation and Ecosystem Health, School of Natural Resource and Environment Science, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China) (2Department of Resources and Planning, Qufu Normal University, Jining 273165, China) (3University of Florida Institute of Food and Agricultural Sciences, Indian River Research and Education Center, Fort Pierce, Florida 34945, USA). Journal of Zhejiang University（Science B:An International Biomedicine & Biotechnology Journal）. 2007(03)
[7]Zn Accumulation and Subcellular Distribution in the Zn Hyperaccumulator Sedurn alfredii Hance[J]. LI Ting-Qiang, YANG Xiao-E, YANG Jin-Yan and HE Zhen-Li MOE Key Laboratory of Environment Remediation and Ecosystem Health, Zhejiang University, Huajianchi Campus, Hangzhou 310029 (China).. Pedosphere. 2006(05)
本文编号：3230845
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3230845.html
