本文選題：多環(huán)芳烴　切入點：菲降解菌　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：土壤是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)!當(dāng)前,我國土壤有機污染狀況嚴峻。多環(huán)芳烴(PAHs)是土壤中一類常見的有機污染物,其疏水性強、難降解、易在土壤中積累。土壤中PAHs可被植物吸收,并通過食物鏈的傳遞嚴重危害動物與人群健康。隨著社會對農(nóng)產(chǎn)品安全問題的日益關(guān)注,如何規(guī)避污染區(qū)農(nóng)產(chǎn)品PAHs污染已成為環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點之一。植物根表存在的細菌生物膜具有促進作物增產(chǎn)、提高植物抗逆性等功能;然而,能否利用植物根表細菌生物膜來調(diào)控植物吸收PAHs,進而防治土壤PAHs污染、降低農(nóng)作物PAHs污染風(fēng)險?國內(nèi)外對此至今仍少有了解。本論文從采自PAHs污染場地的健康植物根表分離篩選了 2株可高效降解菲的功能菌株RS1和RS2,研究了環(huán)境條件對菌株降解菲的影響,分析了菌株降解PAHs的廣譜性及對抗生素的抗性;探討了野生功能菌株的成膜能力及綠色熒光蛋白(gfp)基因標(biāo)記菌株的降解性能和成膜能力;通過溫室盆栽試驗,進一步研究了gfp標(biāo)記的功能菌株RS2(即45-RS2)根表定殖成膜對紫花苜蓿生長的影響,初步探討了菌株45-RS2在根表的定殖成膜作用對紫花苜蓿吸收菲的影響及機理。主要研究成果如下:(1)從采自PAHs污染場地的健康植株(小飛蓬、車前草、蛤蟆草)根表分離篩選得到2株可高效降解菲的功能細菌RS1和RS2。經(jīng)生理生化實驗和16S rRNA基因序列同源性分析,確定菌株RS1和RS2均為Sphingobiumsp.細菌。功能菌株RS1和RS2能以菲為唯一碳源和能源生長,能夠在實驗室培養(yǎng)條件下高效降解菲。以5%接菌量(OD600nm=0.3)接種功能菌株RS1和RS2至PMM(100 mg· L-1)培養(yǎng)基,在30℃、150 r·min-1恒溫搖床培養(yǎng)72 h,對菲的降解率分別達到88.9%和98.3%,菌株的菌體數(shù)量最大值分別達到9.53和10.05 log cfu·mL-1。環(huán)境條件對菌株降解菲效率的影響表明:菌株RS1降解菲的最適溫度為30℃,適宜pH值范圍為5.0～7.0;菌株RS2的最適溫度為37℃,適宜pH值范圍為5.0～7.0。在供試條件下,底物菲濃度(50～250 mg·L-1)越高,菌株RS1和RS2對菲的降解率越低;接種量(1～15%)越大,菌株RS1和RS2對菲的降解率越高。功能菌株RS1和RS2能以苊、蒽、芘和苯并[a]芘等其他單一 PAH為唯一碳源和能源生長。相同培養(yǎng)時間,菌株RS1對單一 PAH蒽、芘和苯并[a]芘的降解率均低于RS2,對苊的降解率比RS2高。菌株RS1和RS2對8種抗生素的抗性差異不大,均可在含有氨芐青霉素(200 mg·L-1)、卡那霉素(25 mg·L-1)、鏈霉素(200 mg'L-1)和低濃度氯霉素(10mg·L1)的培養(yǎng)基中生長;此外,菌株RS1和RS2對紅霉素的抗性有微小差異,菌株RS2(100mg·L-1)對紅霉素的抗性比RS1(75mg·L-1)強。(2)明確了功能菌株RS1和RS2的成膜能力,并對菌株RS2進行了gfp基因標(biāo)記。以pBBRGFP-45為供體質(zhì)粒,pRK2013為輔助質(zhì)粒,菌株RS1和菌株RS2分別為受體質(zhì)粒,通過三親接合方式,成功將gfp基因?qū)肽繕?biāo)菌株體內(nèi),并命名為45-RS1和45-RS2。通過在30℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng),菌株RS1和RS2均能在微型離心管中形成生物膜。菲降解能力和細菌成膜能力的驗證結(jié)果表明,gfp基因沒有明顯干擾菌株45-RS2對菲的降解能力和成膜能力。分別以5%接菌量(OD600 nm=1.0)接種功能菌株 RS2 和 45-RS2 至 PMM(100mg·L-1)培養(yǎng)基,在 30℃、150r·min-1 恒溫搖床培養(yǎng)72 h,對菲的降解率均達到99.2%,菌株的菌體數(shù)量分別達到最大值8.67和9.62 log cfu·mL-1。通過溫室盆栽試驗,證實菌株45-RS2能有效地定殖到紫花苜蓿根表形成細菌生物膜。(3)功能菌株45-RS2在紫花苜蓿根表的定殖和成膜作用可顯著降低植物體內(nèi)的菲濃度以及菲在植物體內(nèi)的積累(P0.05)。通過灌根或浸種處理,菌株45-RS2均能良好地定殖在紫花苜蓿的根表,并形成細菌生物膜;同時,部分菌株可進入植物根部,并隨蒸騰流遷移到莖葉部。功能菌株45-RS2在植物根表的定殖能促進紫花苜蓿的生長,且有效降低了紫花苜蓿根部的菲含量,說明功能菌株45-RS2在植物根表的定殖和成膜作用能促進紫花苜蓿根部菲的代謝同時降低了菲在宿主植物體內(nèi)的積累。(4)功能菌株45-RS2在紫花苜蓿根表的定殖可以影響植物體內(nèi)PAHs代謝相關(guān)酶系活性。在不接菌對照組中,菲脅迫使紫花苜蓿根部過氧化物酶(POD)活性增強,多酚氧化酶(PPO)活性下降,而過氧化氫酶(CAT)活性變化無顯著性差異,莖葉部POD和PPO活性均得到顯著提高(P0.05),CAT活性變化不顯著。在無菲污染處理中,接種功能菌株使紫花苜蓿根部和莖葉部POD和PPO活性增強,CAT活性減弱。在菲和功能菌株共同作用下,紫花苜蓿根部POD和CAT活性減弱,莖葉部PPO活性增強,而CAT活性變化不顯著。在菲脅迫下,浸種方式接種功能菌株使紫花苜蓿體內(nèi)的POD活性增強,而灌根方式對紫花苜蓿體內(nèi)POD活性影響不顯著。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X53;X17

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本文編號：1600492