本文選題：滴滴涕　切入點(diǎn)：蚓觸圈　出處：《華南農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：滴滴涕(DDT)作為有機(jī)氯農(nóng)藥的代表,在20世紀(jì)曾被廣泛使用。因其持久性、生物富集性、高毒性和長(zhǎng)距離遷移性的特點(diǎn),DDT的降解轉(zhuǎn)化一直是研究者關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。加之近年來(lái)三氯殺螨醇和防污漆的使用,DDT引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題仍然非常嚴(yán)峻。課題組前期發(fā)現(xiàn)壯偉環(huán)毛蚓(Amynthas robustus Perrier,A.robustus)能夠促進(jìn)土壤DDT降解,但機(jī)理不明確。因此本研究以此為背景,通過(guò)建立土壤柱和室內(nèi)微宇宙模擬實(shí)驗(yàn),以蚓觸圈為研究重點(diǎn),利用末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析(T-FRLP)、穩(wěn)定同位素探針(DNA-SIP)和高通量測(cè)序(HTS)等技術(shù),揭示了A.robustus及其蚓觸圈對(duì)DDT降解路徑的影響及其微生物學(xué)機(jī)理,從而為DDT污染土壤修復(fù)新技術(shù)的發(fā)展提供一定理論依據(jù)。主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)通過(guò)滅菌/未滅菌及添加A.robustus/未添加A.robustus的土壤柱培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)土著微生物和A.robustus在DDT的降解中都具有重要的作用。滅菌土壤中DDT殘留量在前6周一直高于95%,而自然土壤中DDT的殘留量在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中均顯著低于滅菌土壤。添加A.robustus的滅菌和自然土壤中DDT的殘留量在培養(yǎng)的第4周、8周和14周低至DDT初始含量的75%、50%和25%。該結(jié)果說(shuō)明生物降解是土壤DDT消減的主要方式,A.robustus對(duì)土壤DDT降解具有直接作用。(2)通過(guò)測(cè)定與分析土壤柱培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中空白土壤(CK)、對(duì)照土壤(Bulk)、穴壁土(Burrow)、蚓糞(Cast)和腸道內(nèi)容物(Gut)基質(zhì)中的DDT及其代謝產(chǎn)物(DDTs)含量,發(fā)現(xiàn)蚓觸圈是土壤DDT降解的“熱區(qū)”,A.robustus形成的蚓觸圈能顯著提高土壤DDT降解速率,并影響DDT的降解途徑。A.robustus通過(guò)腸道的消化作用促進(jìn)DDT和DDE的還原脫氯反應(yīng)生成DDD和DDMU,通過(guò)挖掘形成通氣性良好的穴壁促進(jìn)土壤DDT脫氯化氫轉(zhuǎn)化為DDE。(3)通過(guò)進(jìn)一步研究非蚓觸圈和蚓觸圈基質(zhì)的化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)A.robustus可顯著改善土壤性質(zhì)從而促進(jìn)DDT降解。蚓觸圈基質(zhì)的p H隨培養(yǎng)時(shí)間呈上升趨勢(shì),Cast中p H值達(dá)到5.85;蚓觸圈基質(zhì)中有機(jī)碳含量、水溶性有機(jī)碳含量、熱水溶性有機(jī)碳含量均顯著高于非蚓觸圈基質(zhì);蚓觸圈中胡敏素含量和微生物生物量碳氮含量隨培養(yǎng)時(shí)間逐漸提高�；谏鲜龌瘜W(xué)及生物學(xué)性質(zhì)的典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)結(jié)果表明,蚓觸圈較高的土壤p H和有機(jī)代謝底物活性是影響其中DDTs生物降解較快的主要因子。(4)為了進(jìn)一步明確A.robustus促進(jìn)DDTs降解的微生物機(jī)理,選用非蚓觸圈和蚓觸圈基質(zhì)進(jìn)行微宇宙培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,CK、Bulk、Burrow、Cast和Gut中微生物種類和相對(duì)豐度均差異較大。CK和Bulk中的優(yōu)勢(shì)種群相近,主要來(lái)自綠彎菌門(mén)(Chloroflexi)。Burrow、Cast和Gut中相對(duì)豐度較高的微生物主要來(lái)自變形菌門(mén)(Proteobacteria)。隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng),各基質(zhì)中的優(yōu)勢(shì)種群趨于統(tǒng)一,以u(píng)nclassified Sporolactobacillaceae為主。與CK、Bulk、Burrow和Cast相反,A.robustus腸道微生物群落的Shannon多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Species豐富度指數(shù)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均隨培養(yǎng)時(shí)間顯著增高。CCA分析結(jié)果表明A.robustus腸道微生物可以顯著促進(jìn)DDTs的降解,微生物群落的優(yōu)勢(shì)度和微生物群落組成是影響土壤中DDTs降解最顯著的因素。(5)利用SIP聯(lián)合HTS技術(shù),鑒定出CK、Bulk、Burrow、Cast和Gut中共有11種主要功能微生物參與了DDTs的開(kāi)環(huán)降解,主要來(lái)自放線菌門(mén)(Actinobacteria)、酸桿菌門(mén)(Acidobacteria)、厚壁菌門(mén)(Firmicutes)和Proteobacteria。CK土壤中主要的功能微生物為Streptomyces、Bacillus和unclassified Bacillaceae;Bulk土壤中主要的功能微生物是Dermacoccus、unclassified Bacillales和other Bacillaceae;Burrow中主要的功能微生物是Dermacoccus、Brevibacterium和unclassified Bacillales;Cast中主要的功能微生物是Dermacoccus、unclassified Xanthomonadaceae和unclassified Bacillales;Gut中主要的功能微生物是Streptacidiphilus和Candidatus Solibacter。上述結(jié)果表明,非蚓觸圈和蚓觸圈基質(zhì)環(huán)境中DDTs的降解微生物存在較大差異,DDT開(kāi)環(huán)降解的功能微生物主要屬于Actinobacteria。A.robustus通過(guò)蚓觸圈的特殊性質(zhì)刺激DDTs降解功能微生物Dermacoccus,從而強(qiáng)化DDTs的降解。因此,A.robustus通過(guò)形成蚓觸圈顯著提高了土壤的p H和有機(jī)碳活性,改變了微生物群落結(jié)構(gòu),提高了功能微生物的相對(duì)豐度,從而提高了DDT的降解速率,并影響了DDT的降解途徑。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X592

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本文編號(hào)：1565511