渤海表层沉积物中细菌群落对石油烃污染的响应及其降解潜力研究

发布时间：2017-03-24 05:12

  本文关键词：渤海表层沉积物中细菌群落对石油烃污染的响应及其降解潜力研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石油开发对半封闭的渤海生态系统产生了严重的污染。污染环境中的土著菌群通常具有降解石油烃组分的能力,然而对于渤海石油污染沉积物中烃降解菌的多样性及其对污染的响应报道较少,制约了微生物修复技术在渤海污染环境中的应用。本研究以14个采集自渤海绥中油田,锦州油田和近岸非油田区的表层沉积物样品为研究材料,通过基于16S rRNA基因的T-RFLP技术分析了渤海表层沉积物中细菌群落的α和β多样性及其对石油组分中毒性较大的苯系物(benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, BTEX)及其他环境因子的响应。结果显示,α多样性(Shannon旨数)与BTEX含量以及总氮含量呈现显著的负相关关系；T-RF水平细菌群落的β多样性与水深,纬度等空间因子以及总氮,有效磷,速效钾和pH等环境理化因子显著相关,而phylum/class水平细菌群落的β多样性与重金属,BTEX,速效钾和pH显著相关。Pearson相关性分析显示, Firmicutes和Alphaproteobacteria的丰度与BTEX含量显著正相关。偏mantel检验结果表明,在渤海辽东湾中小尺度上(1.842-142.196 km), T-RF水平的细菌群落结构变化与地理距离紧密相关(P=0.03)而phylum/class水平群落结构变化受环境差异影响显著(P=0.013)。通过烷烃羟化酶(AlkB)和可溶性双铁中心单加氧酶(SDIMOs)基因的多样性分析显示,沉积物中72.61%的AlkB序列与包括Alcanivorax和Marinobacter在内的Gammaproteobacteria相关；样品中除了苯酚单加氧酶(Phenol-2),甲烷单加氧酶(Mmo),四氢呋喃单加氧酶(ThmA),丙烯单加氧酶(PmoC)以及丙烷单加氧酶(PrmA)类似的SDIMOs基因以外,72%以上的SDIMOs基因序,为数据库中未报道的新序列。从BTEX污染较为严重的近岸沉积物中富集到1个可以耐受渤海盐度(3.4%)环境的BTEX降解菌群,36小时内对555.21 mg L-1的BTEX混合物的降解率达到43.9%。通过DGGE及克隆文库分析表明,该菌群中包含6个优势菌属Pseudomonas, Mesorhizobiun, Achromobacter, Stenotrophomonas, Sphingobacterium和Saccharothrix。同时在菌群中共克隆到不同BTEX降解途径中5个关键催化酶编码基因(tollxylAltodCllxylElltodE).推测,菌群通过苯环烷基侧链碳原子单加氧酶催化氧化(TOL途径),苯环碳原子双加氧酶催化氧化(TOD途径),儿茶酚类似物等氧化中间产物通过儿茶酚2,3-双加氧酶(C23O)催化间位开环(meta-cleavage途径)的不同代谢途径将BTEX降解为Krebs循环中的中间产物进而将BTEX污染物完全矿化。以上研究结果为渤海石油烃污染的微生物修复提供了理论支持,BTEX降解菌群的获得也为渤海石油烃污染的生物强化修复提供了重要的菌群资源。
【关键词】：石油污染 生物多样性 AlkB SDIMOs BTEX降解菌群
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172;X55
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 缩略词一览表11-12
• 第一章 绪论12-32
• 1.1 海洋沉积物与石油污染12-14
• 1.2 石油烃降解菌多样性研究14-16
• 1.3 烷烃及其好氧降解单加氧酶16-20
• 1.3.1 AlkB基因多样性18-19
• 1.3.2 SDIMOs基因多样性19-20
• 1.4 苯系物降解菌及其降解途径20-23
• 1.5 环境微生物多样性研究技术及分析方法23-28
• 1.6 渤海简介及污染现状28-29
• 1.7 渤海污染修复进展29-30
• 1.8 本论文的研究目的与意义30-32
• 第二章 材料与方法32-50
• 2.1 样品采集及理化性质分析32-33
• 2.2 样品基因组DNA的提取33-37
• 2.2.1 主要试剂及其配制33-34
• 2.2.2 提取步骤34-37
• 2.3 基于T-RFLP技术分析细菌群落多样性37-40
• 2.3.1 T-RFLP具体操作方法37-39
• 2.3.2 数据处理及种属信息匹配39
• 2.3.3 多样性分析39
• 2.3.4 β多样性分析39-40
• 2.4 基于克隆文库方法分析优势菌多样性及烷烃降解潜力40-45
• 2.4.1 克隆文库构建方法40-43
• 2.4.2 克隆文库分析43-44
• 2.4.3 序列处理及生物信息学分析44-45
• 2.5 BTEX降解菌群的富集及降解途径分析45-50
• 2.5.1 BTEX降解菌群的富集及降解能力测定45-46
• 2.5.2 BTEX降解菌群结构分析46-48
• 2.5.3 BTEX降解途径分析48-50
• 第三章 细菌群落对石油烃污染的响应及其降解潜力分析50-78
• 3.1 沉积物样品基本理化性质分析50-53
• 3.2 T-RF水平α多样性分析53-55
• 3.3 细菌群落β多样性分析55-63
• 3.3.1 细菌群落β多样性55-57
• 3.3.2 β多样性与环境因子相关性分析57-60
• 3.3.3 绥中油田区β多样性与环境因子相关性分析60
• 3.3.4 phylum/class水平物种丰度与环境因子相关性分析60-62
• 3.3.5 β多样性驱动因素分析62-63
• 3.4 沉积物样品优势细菌多样性及烷烃降解潜力分析63-76
• 3.4.1 16S rRNA基因克隆文库评估64-66
• 3.4.2 优势细菌分布及多样性分析66-68
• 3.4.3 alkB和SDIMO基因克隆文库评估68-70
• 3.4.4 AlkB基因多样性分析70-73
• 3.4.5 SDIMO基因多样性分析73-76
• 3.5 小结76-78
• 第四章 BTEX菌群富集及降解途径分析78-94
• 4.1 BTEX降解菌群富集及降解能力测定78-81
• 4.2 BTEX降解菌结构解析81-83
• 4.3 DGGE条带测序及种属信息确定83-88
• 4.4 菌群BTEX降解途径及关键基因的多样性分析88-93
• 4.5 小结93-94
• 第五章 讨论与展望94-98
• 5.1 讨论94-96
• 5.2 展望96-98
• 参考文献98-112
• 附录112-128
• 致谢128-130
• 个人简历130

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 储彬彬;罗立强;;铅锌矿区土壤重金属的EDXRF分析[J];光谱学与光谱分析;2010年03期

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本文编号：265139