植物內(nèi)生細菌對多環(huán)芳烴污染響應及菲降解內(nèi)生細菌的篩選.pdf

1、土壤是人類生存和發(fā)展的重要基礎，由土壤有機污染引起的植物污染風險已經(jīng)成為全球關注的熱點問題之一。多環(huán)芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是一類普遍存在于土壤環(huán)境中具有致畸、致癌、致突變特性的持久性有機污染物，能夠被植物吸收積累，并通過食物鏈的傳遞嚴重危害動物和人體健康。因此，如何規(guī)避植物體內(nèi)PAHs污染風險，保障農(nóng)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展亟需解決。菲、芘作為PAHs中三環(huán)和四環(huán)污染物的典型代表，

2、常被用作測定環(huán)境中PAHs污染的指示物和PAHs生物降解的模型分子。
　　本研究以菲、芘作為PAHs代表性污染物，以黑麥草作為供試植株，探討PAHs復合污染條件下，植物體內(nèi)可培養(yǎng)內(nèi)生細菌的種群數(shù)量變化及其菲、芘降解效能，闡明植物內(nèi)生細菌對PAHs污染的響應，并進一步從PAHs污染場地的健康植株體內(nèi)分離篩選出具有PAHs降解特性的功能內(nèi)生細菌，系統(tǒng)地研究其生物學特性及不同環(huán)境因子對PAHs的降解效能，以期為利用功能內(nèi)生細菌調(diào)控植物吸

3、收降解PAHs，進而有效地規(guī)避植物體內(nèi)PAHs污染風險提供新思路和途徑。主要研究成果如下:
　　1植物內(nèi)生細菌對多環(huán)芳烴污染的響應
　　(1)黑麥草能夠吸收培養(yǎng)液中的PAHs，并由根向莖葉傳導。植物體內(nèi)PAHs濃度隨著培養(yǎng)液中PAHs污染強度的增加而顯著增加，并且根中PAHs濃度顯著高于莖葉。當培養(yǎng)液中菲濃度由0.1增加到0.8 mg·L-1時，植物根、莖葉中菲含量分別由57.0和19.3 mg·kg-1增加到346.5和1

4、44.7 mg·kg-1。當培養(yǎng)液中芘濃度由0.02增加到0.5mg·L-1時，植物根、莖葉中芘含量分別由31.3和0.6 mg·kg-1增加到630.7和184.7mg·kg-1。
　　(2) PAHs污染改變了黑麥草體內(nèi)可培養(yǎng)內(nèi)生細菌的種屬數(shù)量和優(yōu)勢種群。本研究從不同菲和芘污染的黑麥草體內(nèi)共分離篩選出33種可培養(yǎng)植物內(nèi)生細菌，分別屬于Gamma Proteobacteria、Sphingobacteda、 Alpha Prot

5、eobacteria、Bacilli、Flavobacteria、Beta Proteobacteria、Actinobacteria7個類群。此外，改變菲、芘濃度均能夠影響植物體內(nèi)可培養(yǎng)內(nèi)生細菌的種屬數(shù)量和優(yōu)勢種群。隨著菲污染濃度的增加，植物體內(nèi)可培養(yǎng)內(nèi)生細菌的種屬數(shù)量有所減低，其優(yōu)勢種群由Rhizobium sp.，Klebsiella sp.和Stenotrophomonas sp.轉變?yōu)镻antoea sp.，Bacillus

6、sp.和Enterobacter sp.。
　　(3) PAHs污染條件下，植物內(nèi)生細菌在體外對菲、芘具有不同程度的降解能力。其中Gamma Proteobacteria類群中的9種內(nèi)生細菌對菲的降解能力高達90％以上，Bacillus類群中的Serratia sp.和Bacillus sp.2種內(nèi)生細菌對芘的降解率為33.9-49.4％。
　　2菲降解功能內(nèi)生細菌的分離篩選及其廣譜性分析
　　(1)采用富集培養(yǎng)法，從

7、南京某PAHs污染場地的健康植物車前草（PlantagoasiaticaL.）體內(nèi)分離篩選出10株對菲具有耐受性的功能內(nèi)生細菌。其中菌株PHE-3能以菲為唯一能源和碳源進行生長，96h內(nèi)對菲的降解率高達99％以上。結合菌株PHE-3的菌落形態(tài)觀察、生理生化特性和16S rRNA序列分析，初步鑒定為類芽孢桿菌屬（Paenibacillus sp.）。該茵對多種抗生素較為敏感，僅對低濃度的氨芐青霉素具有一定的抗性。
　　(2)改變環(huán)境

8、條件能夠影響菌株PHE-3對菲的降解效果。當pH4.0-8.0時，菌株PHE-3對菲的降解率高達99％;當溫度30-42℃時，菌株PHE-3對菲的降解率達90％以上。同時，隨著菲污染濃度的升高，菌株PHE-3對菲的降解率逐漸降低。當菲濃度為25-50 mg·L-1時，菌株PHE-3對菲降解率為93.6％-99.0％;當菲濃度為100-300 mg·L-1時，菌株PHE-3對菲的降解率為11.8％-76.9％。此外，添加C、N源能夠促進菌

9、株PHE-3對菲的降解效果。當外加C源為檸檬酸和硫酸銨，N源為硝酸銨，或外加混合C、N源為谷氨酸和酵母膏時，菌株PHE-3在84 h內(nèi)幾乎能完全降解菲。
　　(3)菌株PHE-3對6種PAHs具有普遍的降解能力，且能夠以低分子量PAHs為碳源，通過共代謝作用增加高分子量PAHs的降解作用。當菌株PHE-3分別以萘、芴、菲、芘、熒蒽、苯并[a]芘為唯一碳源時，7d內(nèi)，其降解率分別為48.9％，59.4％，100.0％，24.2％，2