Neorhizobium petrolearium OS53联合紫花苜蓿协同修复石油污染土壤研究

【目的】探究Neorhizobium petrolearium OS53与紫花苜蓿协同修复石油污染土壤的机制。【方法】使用Illumina和Nanopore平台对菌株OS53进行全基因组测序,构建菌株基因组完成图,并进行基因预测及功能注释,分析其中与结瘤促生及石油降解相关基因,并通过实验测定菌株OS53产吲哚乙酸(indole acetic acid, IAA)、铁载体、溶磷和解钾等与促生相关的能力。使用试剂盒对联合修复前后土壤中土壤脲酶、脱氢酶、多酚氧化酶和脂肪酶活性及紫花苜蓿的叶绿素、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和超氧化物歧化酶等生理指标进行测定。【结果】菌株OS53的基因组由一个5.56 Mb的环形染色体和2个大小分别为0.92 Mb和0.38 Mb的质粒组成,基因组G+C含量为60.2%,共编码6 968个基因。菌株OS53与N. petrolearium DSM 26482^T的16S rRNA基因序列相似性最高,为99.86%,且在系统发育树上形成稳定分支,表明菌株OS53与N. petrolearium为同一种,因此将OS53命名为N. petrolearium OS53。试验结果表明,菌株OS53具有产IAA能力,并在其基因组中也发现相关基因。在初始石油含量为(4 403.30±222.10) mg/kg时,经过120 d修复,OS53与紫花苜蓿协同修复效率能够达到57.53%,比不接种OS53、仅接种OS53和仅种植苜蓿分别提高了44.26%、41.69%和8.84%。在联合修复体系中,紫花苜蓿叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖的含量有所提高,丙二醛和脯氨酸的含量以及超氧化物歧化酶的活性有所降低,同时土壤中多酚氧化酶、脱氢酶、脂肪酶和脲酶的活性都有所提高。【结论】菌株OS53具有产IAA的能力,并且能够促进紫花苜蓿在石油污染土壤中的生长,进而提高土壤中与石油降解相关部分酶活,最终提高联合修复体系对石油污染土壤的修复效果。

Neorhizobium petrolearium OS53 combined with alfalfa (Medicago sativa L.) for remediation of petroleum-contaminated soil