土壤镉胁迫下菲降解菌的筛选、特性及对微生物群落影响的研究

论文摘要

土壤是环境的重要组成部分,承担着环境中来自各方面的污染物质。随着经济迅速发展,越来越多的污染物进入土壤环境造成污染,多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbon , PAHs）与重金属是土壤环境中重要的污染物,开展两者复合污染的研究对生态环境保护和治理有重要的意义。本文以多环芳烃菲和重金属镉为目标污染物,采用生物富集法,从重金属-多环芳烃复合污染土壤中筛选耐受镉的菲降解菌,并对其降解、生长特性进行研究,从微生物群落功能性的角度评价降解菌对土壤的生物修复和生存能力,以期为复合污染土壤中多环芳烃生物修复提供科学依据。主要研究结果如下:以菲为唯一碳源并在镉胁迫情况下,通过富集培养,从多环芳烃-重金属土壤中,分离纯化得到一株菲的优势降解菌。经16S rDNA和系统进化分析,优势菌株鉴定为产碱杆菌属（Alcaligenes）,命名为W.J。对获得的降解菌生长特性进行研究发现,在重金属镉的胁迫下,菌株仍然能较好的生长,对数生长期为20 h。用高效液相（HPLC）仪测定降解菌的降解率,结果表明,W.J菌株对菲有较高的降解率,在培养5 d后,W.J能在30mg/L镉胁迫下对菲的降解率达到45%.用BIOLOG生态板测试土壤微生物群落代谢功能,发现添加菲的处理组的样品,颜色变化率（AWCD）显著低于对照组,表明在菲单独或者与镉同时作用下,土壤微生物利用碳源的能力降低,菲显著影响土壤微生物群落代谢功能多样性;添加降解菌的处理组的土壤微生物群落代谢功能多样性和丰富度与对照组没有明显的差距。通过对土壤微生物群落对各种碳源的代谢强度方差分析得出:菲能影响土壤微生物对22（共31）种碳源的利用,加入降解菌后,土壤微生物仅对4种碳源的利用能力有所下降,这表明降解菌能够明显的改善土壤中微生物群落代谢的功能多样性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 土壤复合污染
• 1.1.1 复合污染的概念
• 1.1.2 土壤复合污染
• 1.1.3 复合污染在土壤中的交互作用形式及特点
• 1.2 多环芳烃污染来源、毒性和污染现状
• 1.2.1 多环芳烃污染来源
• 1.2.2 多环芳烃污染毒性
• 1.2.3 多环芳烃污染现状
• 1.3 镉污染来源、毒性和污染现状
• 1.3.1 土壤中镉的来源
• 1.3.2 镉污染的危害
• 1.3.3 我国农田镉污染现状
• 1.4 复合污染对土壤微生物的生态毒理效应
• 1.4.1 对土壤微生物活性的影响
• 1.4.2 对土壤酶活性的影响
• 1.4.3 对微生物种群数量和群落结构的影响
• 1.5 复合污染的生物修复
• 1.5.1 多环芳烃生物降解研究现状
• 1.5.2 重金属生物降解作用
• 1.6 论文研究意义
• 第二章 耐受镉菲降解菌的筛选及其鉴定
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 土样
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 培养基的配制
• 2.1.4 仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 降解菌的筛选
• 2.2.2 优势降解菌株鉴定
• 2.2.3 构建发育进化树
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 优势菌株的筛选及其165 RDNA 测序分析结果
• 2.3.2 系统发育树的构建
• 2.4 小结
• 第三章 土壤菲提取及检测条件的优化
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 土样来源与组成
• 3.1.2 主要药品
• 3.1.3 仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 菲的色谱检测条件优化
• 3.2.2 土壤中菲的提取条件优化
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 色谱检测条件优化结果及标准曲线绘制
• 3.3.2 提取条件优化结果
• 3.4 小结
• 第四章 镉和菲对降解菌生长的影响及降解菌的降解性能
• 4.1 材料与仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 镉、菲复合污染对降解菌生长的影响
• 4.2.2 降解菌降解性能检测
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 镉和菲复合污染对优势菌株生长的影响
• 4.3.2 降解菌对菲的降解性能
• 4.4 小结
• 第五章 镉菲复合污染对土壤微生物群落功能多样性的影响
• 5.1 材料与仪器
• 5.1.1 供试土壤
• 5.1.2 降解菌
• 5.1.3 试剂与仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 土壤处理
• 5.2.2 土壤微生物群落功能多样性的测定
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 平均每孔颜色变化率（AWCD）
• 5.3.2 土壤微生物群落代谢功能主成分分析
• 5.3.3 土壤微生物群落对各种碳源的代谢强度
• 5.3.4 土壤微生物群落代谢多样性
• 5.4 小结
• 第六章 降解菌生物表面活性剂的分离与分析
• 6.1 材料与仪器
• 6.1.1 材料
• 6.1.2 主要仪器
• 6.2 实验方法
• 6.2.1 生物表面活性剂的提取
• 6.2.2 生物表面活性剂的分析
• 6.3 结果与分析
• 6.3.1 检测生物表面活性剂最大吸收波长及HPLC 分析
• 6.3.3 生物表面活性剂的液质联用分析
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文