睾丸酮丛毛单胞菌对羊草根际土壤PAHs降解及细菌群落结构的影响

探究睾丸酮丛毛单胞菌 (Comamonas testosteroni,C.t) 联合羊草修复多环芳烃 (Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs) 污染土壤过程中,羊草根际土PAHs降解及根际微生物的变化。用气相色谱-质谱法 (GC-MS)检测C.t联合羊草时根际PAHs的降解,通过高通量测序技术测定羊草根际土壤细菌群落及多样性,采用冗余分析及网络分析评价PAHs降解与细菌群落组分之间的相关性,用PICRUSt软件预测PAHs降解潜力。结果表明,C.t的接入在修复后期 (60–120 d) 促进PAHs降解,使羊草根际细菌丰富度、多样性以及细菌与PAHs的相关性发生改变,并且提高了羊草根际PAHs的降解潜力。C.t主要通过影响变形菌门属水平中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、MND1和Nordella,放线菌门属水平上红色杆菌 (Rubrobacter) 和Gaiella,酸杆菌门属水平中RB41以及拟杆菌门中黄杆菌 (Flavobacterium),从而加快羊草根际土中萘 (Nap)、菲 (Phe)、苯并芘 (BaP) 3种PAHs的降解。研究以期为C.t联合植物降解土壤PAHs污染提供理论依据,为微生物联合植物修复土壤PAHs提供新的微生物选择。     

3株多环芳烃高效降解菌株的分离鉴定及降解特性

筛选分离降解多环芳烃(PAHs)的优势菌种对开展多环芳烃污染生态系统修复具有重要的现实意义。本研究以焦化厂周围受多环芳烃污染的土壤为菌源,经过富集培养驯化和平板分离,获得11株能降解多环芳烃的菌株。通过形态观察、生理生化特征及16S rRNA序列比对对菌株进行鉴定,筛选出3株PAHs高效降解菌,分别命名为DJ-3、DJ-8、DJ-10。经16S rRNA序列分析鉴定,DJ-3为假单胞菌属、DJ-8为克雷伯氏菌属、DJ-10为芽孢杆菌属。对菌株降解能力的研究表明,3株菌(DJ-3、DJ-8、DJ-10)培养7 d后对混合多环芳烃中菲(200 mg·L^-1)、芘(200 mg·L^-1)和萘(160 mg·L^-1)的降解率分别为48.9%～65.9%、38.9%～43.1%和57.6%～64.9%。3株菌对多环芳烃混合样品(1200 mg·L^-1)的降解率分别为49.1%、44.5%、53.9%,远高于其他8株筛选菌,为PAHs高效降解菌株。3种菌株两两之间和三者组合均无拮抗关系。研究结果将为构建高效的多环芳烃降解菌群、提高多环芳烃原位污染土壤的生物修复效果奠定基础。     

植物法生物修复PAHs和矿物油污染土壤的调控研究

选择苜蓿草为供试植物,以污染物含量水平、专性细菌和真菌及有机肥为调控因子,进行了植物法生物修复多环芳烃(PAHs)和矿物油污染土壤的调控研究。结果表明,PAHs和矿物油的降解率与有机肥含量呈正相关,增加有机肥5%,可提高矿物油降解率17.6%～25.6%,PAHs降解率9%.在植物存在条件下,土壤微生物降解功能增强。多环芳烃总量的平均降解率比无植物对照土壤提高2.0%～4.7%.投加特性降解真菌可不同程度地提高土壤PAHs总量和矿物油的降解率。真菌对萤蒽、芘和苯(a)蒽/(艹屈)的降解有明显促进作用。而细菌能明显提高苊稀/芴、蒽和苯(a)萤蒽/苯(k)萤蒽的降解率。     

土壤中高环多环芳烃微生物降解的研究进展

微生物修复是去除土壤中多环芳烃(PAHs)的主要措施。本文以微生物修复PAHs污染土壤的理论基础及其难点为主线,全面综述了土壤中高环PAHs的微生物降解机理。近年来,富集分离得到的以高环PAHs为唯一碳源和能源的优势降解菌逐渐增多,其中,主要是代谢降解四环PAHs的单株降解菌,一些降解菌还能以共代谢方式利用五环PAHs。高环PAHs污染土壤修复的一个难点是其低生物可利用性,微生物通过释放生物表面活性剂、形成生物膜以及分泌胞外多糖提高高环PAHs的生物可利用性,从而加速其降解。真菌和细菌联合作用能增强污染土壤实地修复的效果。因此,通过微生物修复技术来去除土壤中PAHs具有环境友好性、经济适用性以及可持续应用性。     

土壤中多环芳烃的微生物降解及土壤细菌种群多样性

利用室内模拟方法,研究中、低浓度多环芳烃(PAHs)污染土壤的微生物修复效果,阐明土壤微生物（接种和土著）与PAHs降解的关系.结果表明:投加PAHs高效降解菌可以促进土壤中PAHs的降解,2周内效果显著;典型PAHs降解的难易程度依据为：菲<蒽<芘<苯并(a)芘和屈;细菌种群丰度和多样性均与PAHs降解呈负相关关系,同一处理细菌种群结构随时间变化不大.对于中、低浓度PAHs原位污染土壤,增强土著菌的活性是提高土壤PAHs降解率的有效途径之一.     

一株高浓度多环芳烃降解菌的鉴定和降解特性

采用选择性富集培养方法,从沈抚灌区土壤中分离得到多环芳烃(PAHs)高效降解菌NI2,应用此降解菌制备固定化菌剂,修复焦化厂内高浓度PAHs污染土壤,并通过生理生化和16S rDNA测序进行微生物鉴定.经过30 d的降解实验,菌N12对污染土壤中各PAH的去除率＞66％,总去除率为80％.生理生化和16S rDNA测序分析表明,分离得到的菌株N12为分支杆菌属(Mycobacterium sp.),该菌具有与其他分枝杆菌同源的双加氧酶基因nidA和pdoA2.结果表明,从土壤中筛选获得的分枝杆菌可以修复高浓度PAHs污染工业土壤.     

小黑麦对石油污染盐碱土壤细菌群落与石油烃降解的影响

为了研究小黑麦对石油污染盐碱土壤中的细菌群落与石油烃降解率的影响,采用高通量测序技术,设置0 g/kg,1 g/kg和5 g/kg三个石油浓度,以未种植小黑麦的土壤作为对照,对6组不同处理的盐碱土壤样品的细菌群落结构及其多样性进行测定,并分析土壤中的石油烃降解率。结果表明:在土壤石油浓度为1 g/kg和5 g/kg时,小黑麦根际土壤中的石油烃降解率相较对照组分别提高了36.67%和33.20%。从6个土壤样品中分别获得21398—27899条测序序列。在石油污染土壤中,小黑麦根际土壤的细菌群落多样性和丰度均大于对照组的土壤。同时,在"门","纲","属"的分类水平上,小黑麦根际土壤细菌群落中的一些根际细菌的相对丰度增加了,主要包括变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、烷烃降解菌科-未命名菌属(Alcanivoracaceae_norank)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、亚硝化单胞菌-不可培养菌属(Nitrosomonadaceae_unculture)等。有一些相对丰度增加的根际细菌是以石油及石油分解物为碳源的微生物。本研究证明种植小黑麦改变了石油污染盐碱土壤根际土壤细菌群落结构组成和多样性,促进了降解石油微生物群落的构建,显著提高了盐碱土壤石油污染的降解效果。研究结果为石油污染盐碱土壤的植物修复奠定了理论基础。     

表面活性剂TW-80对土壤中多环芳烃生物降解的影响

以表面活性剂TW80为供试物,进行了为期150d的实验研究,并分别在30、60和150d间隔采样监测PAHs降解率。结果表明,30d后,土壤中PAHs的降解率达90%,比对照提高约30%.60d后,浓度为10000mg·kg^-1表面活性剂的土壤和对照中,PAHs降解率从65.1%和60%迅速提高到93.8%和79.2%.其它处理中,PAHs的平均降解率仅比30d的结果提高4%.150d后,所有处理中PAHs的降解率均达到90%以上。可以认为,表面活性剂能提高PAHs的生物可利用性,加快PAHs的降解速率,从而减少污染暴露时间。但表面活性剂浓度过高可抑制微生物活性。研究还发现,TW80土壤中含有优势真菌。经鉴定为常见青霉、蠕形青霉、淡紫青霉和顶孢头孢霉。它们是土壤PAHs迅速降解的动因.     

石油污染土壤强化修复前后细菌多样性变化研究

采用高通量测序技术,对石油污染土壤及石油降解菌强化修复土壤的细菌群落多样性进行了分析。发现污染前后各组间在门水平和属水平上变化显著,污染前细菌多样性丰富,包括34门675属,主要优势菌群依次为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)等。优势菌属依次为芽单胞菌属(Gemmatimonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)等。石油污染110 d后土壤细菌类群多样性降低,分布在29门507属,细菌优势门变化不显著等,优势菌属依次为鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属(Pseudomonas)、GP6、芽单胞菌属、GP4、微小杆菌属(Exiguobacterium)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)。添加铜绿假单胞菌1217、红平红球菌KB1和混合菌剂的三个强化修复组细菌分别分布在31门471属、32门474属和29门473属,在细菌组成上差异不显著,在丰度上差异显著。鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属、芽单胞菌属和类诺卡氏菌属细菌是主要的石油污染物降解菌。     

高环多环芳烃降解菌的筛选及其降解特性

通过富集培养及平板升华法从本溪钢铁公司周边多环芳烃(PAHs)污染土壤中分离出7株PAHs降解菌。以芘和苯并[a]芘为底物进行摇瓶降解实验,结果表明:G1、G2和G3菌株对高环PAHs芘和苯并[a]芘均具有较强的降解能力。进一步研究此3株菌及混合菌对原状污染土壤中PAHs的降解能力,发现80 d时对总PAHs的降解顺序依次为:混合菌G2G1G3,其中混合菌对PAHs降解率较单菌分别提高了9.17%、11.49%和16.11%;4个处理对4~6环PAHs的降解率较对照组相比提高的倍数随着环数增加而增大;总PAHs的降解率与脱氢酶的活性呈正相关。电场影响G1、G2和G3菌株对PAHs降解,在1.0 V·cm~(-1)电场条件下,4环、5环及6环PAHs降解率较单纯微生物修复提高12.13%、13.35%和14.52%,说明3株菌具有较强的电场适应能力,可在高环PAHs污染土壤的电动-微生物修复中应用。形态学观察及16S rRNA序列比对分析表明,G1、G2、G3菌株分别为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)、苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)和无色杆菌属(Achromobacter sp.)。     

黄土高原天然和人工油松林根际土壤解磷细菌群落特征及其功能

为了揭示油松-根系微生物的互作关系及其对油松林分稳定性的影响,本研究选择陕西省黄龙县天然和人工油松林,采集油松根际与非根际土壤,测定非根际土壤化学特性,分离纯化根际土壤解磷(有机磷和无机磷)细菌,通过DNA基因测序鉴定解磷细菌,并测定解磷细菌的解磷能力。结果表明: 天然油松林非根际土壤中全碳(TC)、全氮(TN)含量以及C/N、N/P极显著高于人工油松林。2种油松根际土壤中共鉴定出20属65种解磷细菌,其中以芽孢杆菌属、链霉菌属和假单胞菌属为优势菌群;天然油松林根际解磷细菌多样性、丰富度和均匀度指数均高于人工油松林,而优势度指数低于人工油松林。链霉菌属与非根际土壤TC、TN和C/N、N/P呈正相关,而芽孢杆菌属和假单胞菌属与非根际土壤硝态氮、铵态氮、有效磷及全磷含量呈正相关。2种油松林根际土壤不同解磷细菌的解磷能力存在差异,其中天然和人工油松林根际共有的解磷细菌为假单胞菌Pseudomonas sp.34-5,其对磷酸钙的解磷能力最高,为11.40 μg·mL^-1;天然油松林根际独有的解磷细菌蕈状芽胞杆菌BF1-5对卵磷脂的解磷能力最高,为4.58 μg·mL^-1。该林区2种油松林根际解磷细菌菌群结构存在显著差异。与人工油松林相比,天然油松林根际土壤解磷细菌群落多样性更丰富且分布更均匀,解磷能力普遍高于人工林。     

凡纳滨对虾低盐度高产虾池环境微生物生态研究

对广东珠三角地区,凡纳滨对虾低盐度高产虾池环境微生物调查结果,养殖水体异养菌平均数量为5.15×10⁴cfu·mL^-1,致病性弧菌为5.00×10³cfu·mL^-1,池底泥浆中异养细菌平均数量为2.41×10⁶cfu·mL^-1,致病性弧菌为1.45×10⁵cfu·mL^-1。不同虾池异养细菌的数量差别小而稳定,致病性弧菌的数量差别及波动大。淤泥较深的老化虾池,水体和泥浆中异养细菌平均分别为6.10×10⁴cfu·mL^-1和2.89×10⁶cfu·mL^-1,致病性弧菌为6.00×10³cfu·mL^-1和2.14×10⁵cfu·mL^-1;无淤泥虾池水体和泥浆中异养细菌平均分别为4.53×10⁴cfu·mL^-1和2.08×10⁶cfu·mL^-1,致病性弧菌为4.34×10³cfu·mL^-1和9.86×10⁴cfu·mL^-1。老化虾池底泥致病性弧菌明显偏高,成为老化虾池易爆发虾病的重要原因。低盐度虾池水体异养菌和致病性弧菌的数量变化,表现为养殖前期高,中后期低而稳定;池底泥浆中异养菌和致病性弧菌的数量变化,呈不规则波动。高的养殖水温对养殖环境异养菌和致病性弧菌表现抑制作用,养殖环境微生物与水体浮游藻类也有一定的关系。     

宁南山区典型草本植物茎叶分解对土壤酶活性及微生物多样性的影响

采用凋落物分解袋法,以宁南山区典型草本植物长芒草、铁杆蒿、百里香为研究对象,分析了3种植物茎叶分解过程中土壤酶活性变化特征和分解后期微生物多样性特征,以及土壤酶活性与初始土壤化学性质的关系.结果表明: 植物茎叶分解480 d后,各处理土壤酶活性均有不同程度的增加,且长芒草处理土壤蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性最高,分别为32.40和1.99 mg·g^-1·24 h^-1,百里香处理土壤脲酶活性最高(2.66 mg·g^-1·24 h^-1),铁杆蒿处理土壤纤维素酶活性最高(1.42 mg·g^-1·72 h^-1).分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始微生物生物量碳呈显著正相关;分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始硝态氮含量呈显著负相关.添加植物茎叶处理土壤细菌和真菌的Ace指数、Chao指数和Shannon指数均显著大于对照,Simpson指数显著小于对照.植物茎叶的分解显著提高了土壤细菌和真菌的丰度及多样性,进而提高了植物茎叶的分解速率,促进了生态系统营养物质的循环与转化.     

环境水体中肠道感染菌群与几种典型致病菌的QPCR检测及相关性分析

利用定量PCR(QPCR)方法,对环境水体中的肠道感染菌群及几种致病菌进行4个月的连续检测。结果表明:在污染严重的水体中,埃希氏大肠菌(E.coli)是水中肠道感染菌群的主体,其强度接近于用通用引物检测出的肠道感染菌群强度。当肠道感染菌群拷贝数超过10⁴copies·100 mL^-1时,沙门氏菌(S.typhrmurium)和志贺氏痢疾杆菌(Shigella flexneri)也持续被检出,可以认为是水体病原污染的标志之一;在轻度污染和清洁水体中,当肠道感染菌群拷贝数低于10⁴copies·100 mL^-1时,通过通用引物检测到的肠道感染菌群主要是上述3种病原细菌以外的细菌,且3种病原细菌的出现频度和强度与肠道感染菌群之间没有明显的相关性。     

豆科作物间作燕麦对土壤固氮微生物丰度和群落结构的影响

利用荧光定量PCR和高通量测序的研究方法,比较了3种种植模式(燕麦单作,O;大豆/燕麦,OSO;绿豆/燕麦,OMO)对燕麦土壤固氮微生物数量和群落组成的影响.结果表明: 与大豆和绿豆间作显著改变了燕麦土壤的理化性质.燕麦土壤固氮微生物nifH基因拷贝数为每克干土1.75×10¹⁰～7.37×10¹⁰,拔节期和成熟期OSO和OMO中nifH基因拷贝数分别是O中的2.18、2.64和1.92、2.57倍,且各处理成熟期nifH基因拷贝数显著低于拔节期.样品稀释性曲线和覆盖度结果表明,各样品nifH基因测序结果可靠.与绿豆间作显著提高了燕麦土壤nifH基因的多样性.各样品固氮微生物属水平上优势类群均为Azohydromonas、固氮菌属、慢生根瘤菌属、Skermanella和在属水平上无法归类的固氮微生物,但各优势类群相对丰度存在差异.样品OTU的venn分布和主成分分析显示,拔节期和成熟期nifH基因群落结构存在差异,两个生育时期OSO和OMO具有更相似的nifH基因群落结构.表明与大豆和绿豆间作可显著提高燕麦土壤固氮微生物的数量,并影响固氮微生物的群落组成.     

油菜对3种作物种子萌发和幼苗生长的化感作用

油菜是我国重要的绿肥作物,除增加土壤肥力外,对后茬作物也有一定的化感作用。本文研究了不同浓度油菜浸提液(0.025、0.05和0.1 g·mL^-1)对3种作物(燕麦、玉米和向日葵)种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响。结果表明: 油菜浸提液对3种作物种子发芽率的影响不显著,但对燕麦有“低促高抑”的趋势,对向日葵有抑制的趋势。油菜浸提液高浓度处理对燕麦幼苗根和茎长、玉米幼苗茎长以及向日葵幼苗根长起抑制作用,低浓度处理对玉米幼苗根茎长起促进作用。燕麦和向日葵幼苗在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时蛋白质含量最大,玉米在0.025 g·mL^-1时蛋白质含量最大,显著高于对照。3个浓度下,向日葵脯氨酸含量均显著降低,玉米脯氨酸含量在浓度为0.05 g·mL^-1时显著高于对照。玉米过氧化物酶(POD)活性在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时最大,向日葵POD活性在浓度为0.025 g·mL^-1时最大,与对照有显著差异,其余浓度处理与对照无显著差异。油菜浸提液浓度为0.025 g·mL^-1时显著降低了燕麦超氧化物歧化酶(SOD)活性,3种作物幼苗过氧化氢酶(CAT)活性与对照均无显著差异。加入油菜浸提液后,向日葵幼苗丙二醛(MDA)含量在浓度为0.1 g·mL^-1时显著增加,玉米幼苗MDA含量在不同浓度处理下均显著低于对照。综合分析,油菜浸提液对向日葵的化感抑制作用最强,其次为玉米、燕麦。     

氮素添加和CO2浓度升高对白羊草根际和非根际土壤水溶性有机碳、氮的影响

采用盆栽控制试验对黄土丘陵区白羊草在不同CO₂浓度(400和800 μmol·mol^-1)和施氮水平(0、2.5、5.0 g N·m^-2·a^-1)条件下根际和非根际土壤水溶性有机碳(DOC)和水溶性有机氮(DON)的变化特征进行研究.结果表明: CO₂浓度升高对白羊草根际和非根际土壤DOC、水溶性总氮(DTN)、DON、水溶性铵态氮(NH₄⁺-N)、水溶性硝态氮(NO₃^--N)含量均无显著影响.施氮显著提高了根际和非根际土壤DTN、NO₃^--N含量和根际土壤DON含量,显著降低了根际土壤DOC/DON.在各处理条件下,根际土壤DTN、NO₃^--N和DON含量均显著低于非根际土壤,根际土壤DOC/DON显著高于非根际土壤.短期CO₂浓度升高对黄土丘陵区土壤水溶性有机碳、氮含量无显著影响,而氮沉降的增加在一定程度上改善了土壤中水溶性氮素缺乏的状况,但并不足以满足植被对水溶性氮素的需求.     

入侵植物加拿大一枝黄花根际解钾菌多样性及解钾活性

入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)具有较强的钾(K)富集能力, 这可能和其对土壤微生物群落的改变有关。根际解钾菌能够将植物难以利用的矿物态钾转化为植物可以利用的可溶性钾, 而加拿大一枝黄花如何影响根际解钾菌多样性和解钾活性尚未明了。该研究以浙江省杭州湾湿地围垦区内自然生长的加拿大一枝黄花和其伴生本地植物白茅(Imperata cylindrica)为研究对象, 比较了加拿大一枝黄花和白茅体内及土壤中的钾含量水平, 钾供给水平对生物量积累的影响, 以及根际解钾菌的数量、多样性和解钾活性的差异。结果表明, 加拿大一枝黄花茎、叶中的钾含量均显著高于白茅, 分别是白茅的1.59和7.33倍; 加拿大一枝黄花和白茅的土壤全钾含量差异不显著, 速效钾含量在0-10 cm土层中差异显著、在10-20 cm土层中差异不显著。随着钾供应水平提高, 加拿大一枝黄花和白茅的生物量均显著增加。利用解钾培养基计数培养后发现, 加拿大一枝黄花根际解钾菌的数量是白茅的3.51倍。分离培养后将出现解钾圈的菌株进行鉴定, 利用解钾液体培养实验测定其解钾量, 发现从加拿大一枝黄花根际土中分离得到的15个解钾菌株中, 有9个具有高效解钾能力, 其处理液中K ⁺含量较空白对照高出85.11%-192.54%, 其中菌株H2-20解钾能力最强, 解钾量为10.657 mg·L ^-1。加拿大一枝黄花根际解钾菌解钾作用显著高于白茅。经16S rDNA鉴定发现, 加拿大一枝黄花15个根际解钾菌株分属11个属, 其中有6个属已经被报道证实具有明显解钾能力。这些结果表明加拿大一枝黄花根际解钾菌数量较为丰富, 且大多具有较高解钾活性, 可能对其钾富集具有重要贡献。     

生石灰对林下酸化土壤的调控作用及三七生长的影响

土壤酸化是导致林下三七生长不良和根腐病发生的重要因素。本试验利用不同量(0、500、1000、1500和2000 kg·hm^-2)的生石灰改良林下酸化土壤,评价生石灰对土壤理化性质、酚类物质、根际微生物和三七生长的影响。结果表明: 适量的生石灰(500～1000 kg·hm^-2)可显著提高土壤pH值,降低酚类物质(羟基苯甲酸、香草醛、丁香酸、阿魏酸和香草酸)含量,促进三七的生长,并降低根腐病的发生。适量的生石灰(500～1000 kg·hm^-2)能显著降低土壤的真菌/细菌,提高细菌多样性,提高门水平上子囊菌门、变形菌门和属水平上马赛菌属和鞘脂单胞菌属的相对丰度。但是过量的生石灰(1500～2000 kg·hm^-2)会降低土壤碱解氮和有机质含量,抑制三七的生长。因此,500～1000 kg·hm^-2生石灰可显著改善林下土壤的化学性质和微生物群落,从而促进三七生长,降低根腐病的发生。