共生細菌對鹽生小球藻富集和轉(zhuǎn)化砷酸鹽影響的研究.pdf

1、自然環(huán)境中微藻和細菌多是共生的，藻菌共生體系在污水處理和環(huán)境修復(fù)方面具有良好應(yīng)用前景。以往的研究表明藻菌共生體對溶液中的砷(As)有較強的去除能力，但是關(guān)于共生細菌對微藻吸收和代謝As的影響還存在不同的研究結(jié)果，說明共生細菌影響微藻富集和轉(zhuǎn)化As的具體機制仍需要深入研究。因此本試驗以鹽生小球藻(Chlorella salina)為供試材料，從小球藻培養(yǎng)液中分離、純化得到一株共生細菌，經(jīng)16S rRNA鑒定后，確定為鹽單胞菌(Halomo

2、nas sp.);通過向小球藻中添加抗生素，去除共生細菌，獲得無菌的小球藻。分別設(shè)置不同濃度、不同時間砷酸鹽(As(Ⅴ))的處理，測定無菌和帶菌小球藻對As的吸收、吸附和形態(tài)轉(zhuǎn)化以及共生細菌對As(Ⅴ)的形態(tài)轉(zhuǎn)化，分析共生細菌對小球藻富集和轉(zhuǎn)化As(Ⅴ)的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.共生細菌的分離、鑒定和對砷酸鹽的形態(tài)轉(zhuǎn)化
　　使用平板劃線法從小球藻中分離、純化得到一株共生細菌，經(jīng)16S rRNA序列鑒定為鹽單胞菌(H

3、alomonas sp.)。設(shè)置0～750μg·L-1 As(Ⅴ)處理共生細菌，培養(yǎng)7d后，測定細菌培養(yǎng)液的As形態(tài)及濃度。結(jié)果表明，細菌培養(yǎng)液中的As均以As(Ⅲ)為主要形態(tài)，其次為As(Ⅴ)(7.59％～26.80％)，未檢測到DMA等甲基砷形態(tài)。表明該細菌具有較強的As(Ⅴ)還原能力。
　　2.砷酸鹽處理濃度對無菌和帶菌小球藻富集和轉(zhuǎn)化砷酸鹽的影響
　　采用批次培養(yǎng)實驗，設(shè)置不同濃度As(Ⅴ)(75、150、300和7

4、50μg·L-1)，培養(yǎng)7d后測定無菌和帶菌小球藻的生物量及對As的吸收、吸附和形態(tài)轉(zhuǎn)化。結(jié)果顯示，在150～750μg·L-1As(Ⅴ)處理下，帶菌小球藻生物量顯著高于無菌小球藻。與無菌小球藻相比，在相同濃度As(Ⅴ)處理下，帶菌小球藻富集As的含量顯著增加。單因素方差分析結(jié)果顯示，帶菌小球藻吸附As含量顯著高于同濃度As(Ⅴ)處理下的無菌小球藻;150～750μg·L-1 As(Ⅴ)處理下，帶菌小球藻細胞內(nèi)As含量顯著低于無菌小球藻

5、。表明小球藻與細菌共生可顯著增加對As的吸附，減少對砷的吸收，從而減輕As(Ⅴ)的毒性效應(yīng)。無菌和帶菌小球藻細胞內(nèi)的As均以As(Ⅴ)為主要形態(tài);前者As(Ⅲ)的比例為8.99％～11.52％，后者則檢測到少量的一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)(0.02％～0.04％)。不同濃度As(Ⅴ)處理7d后，帶菌小球藻對溶液中As的去除率為19.81％～41.08％,高于鹽單胞菌(5.14％～14.62％)和無菌小球藻(14.98％～21

6、.08％)的去除率。
　　3.砷酸鹽處理時間對無菌和帶菌小球藻富集和轉(zhuǎn)化砷酸鹽的影響
　　以前述研究結(jié)果為基礎(chǔ)，選取300μg·L-1 As(Ⅴ)處理，培養(yǎng)1、2、3、4、5、6、7d后測定無菌和帶菌小球藻對As的吸收、吸附和形態(tài)轉(zhuǎn)化。結(jié)果顯示，相同處理時間下，帶菌小球藻的生物量均顯著高于無菌小球藻。1～7 d培養(yǎng)時間內(nèi)，帶菌小球藻細胞內(nèi)的As含量顯著高于無菌小球藻。As(Ⅴ)處理1～3 d內(nèi)，帶菌小球藻吸附的As含量顯著高

7、于無菌小球藻;但是5～7 d時無菌小球藻吸附的As含量顯著高于帶菌小球藻。表明共生細菌能夠影響小球藻對As的吸收和吸附。無菌和帶菌小球藻細胞內(nèi)的As均以As(Ⅴ)為主要形態(tài);前者As(Ⅲ)的比例為1.59％～14.21％，后者As(Ⅲ)所占比例(5.09％～27.07％)高于前者。從第3d起，帶菌小球藻細胞檢測到少量的DMA，所占比例為0.64％～0.81％。表明共生細菌的存在能夠影響小球藻細胞對As(Ⅴ)的形態(tài)轉(zhuǎn)化。此外，培養(yǎng)至4d時