多环芳烃降解菌的筛选、鉴定及降解特性

【目的】多环芳烃(PAHs)是一类普遍存在于环境中且具有高毒性的持久性有机污染物,高效降解菌的筛选对利用生物修复技术有效去除环境中的多环芳烃具有重要意义。研究拟从供试菌株中筛选多环芳烃高效降解菌,并分析其降解特性,为多环芳烃污染环境的微生物修复提供资源保障和科学依据。【方法】采用平板法从25株供试菌株中筛选出以菲和芘为唯一碳源和能源的高效降解菌,经16S rRNA基因序列进行初步鉴定,通过单因素实验法分析其在液体培养基中的降解特性。【结果】筛选出的3株多环芳烃高效降解菌SL-1、02173和02830经16S rRNA基因序列分析,02173和02830分别与假单胞菌属中的Pseudomonas alcaliphila和Pseudomonas corrugate同源性最近,SL-1为本课题组发表新类群Rhizobium petrolearium的模式菌株;降解实验表明,菌株SL-1 3 d内对单一多环芳烃菲(100 mg/L)和芘(50 mg/L)的降解率分别达到100%和48%,5 d后能够降解74%的芘;而其3 d内对混合PAHs中菲和芘的降解率分别为75.89%和81.98%。菌株02173和02830 3 d内对混合多环芳烃中萘(200 mg/L)、芴(50 mg/L)、菲(100 mg/L)和芘(50 mg/L)的降解率均分别超过97%。【结论】筛选出的3株PAHs降解菌SL-1、02173和02830不仅可以高效降解低分子量PAHs,还对高分子量PAHs具有很好的降解潜力。研究表明,由于共代谢作用低分子量多环芳烃可促进高分子量多环芳烃的降解,而此时低分子量多环芳烃的降解将受到抑制。     

嗜麦芽寡养单胞菌PX1的降解芘特性及定殖效能

为丰富多环芳烃降解菌菌种库、降低农作物的污染风险,本研究对一株可高效降解多环芳烃(PAHs)的植物内生菌进行筛选鉴定,并初步探究其降解途径以及定殖效能。结果表明: 菌株PX1为嗜麦芽寡养单胞菌。该菌株对多环芳烃的降解具有广谱性,7 d几乎可彻底降解PAH无机盐培养基中的萘,在分别含有50.0 mg·L^-1菲、20.0 mg·L^-1芘、20.0 mg·L^-1荧蒽和10.0 mg·L^-1苯并[a]芘的培养体系中,对菲、芘、荧蒽、苯并[a]芘的降解率分别为72.6%、50.7%、31.9%和12.9%。选取芘作为PAHs模型研究菌株PX1的降解特性。酶活性试验表明,芘可诱导菌株PX1体内邻苯二甲酸双加氧酶、邻苯二酚-1,2-双加氧酶和邻苯二酚-2,3-双加氧酶的活性。在芘降解过程中检测到4,5-环氧化芘、4,5-二羟基芘、龙胆酸/原茶儿酸、水杨酸、顺-己二烯二酸/2-羟粘糠酸半醛、顺-2′-羧基苯丙酮酸、1-羟基-2-萘甲酸、水杨醛等中间产物。浸种定殖试验表明,菌株PX1可高效定殖到空心菜和小麦体内,显著促进空心菜和小麦生长,并能够将空心菜、小麦体内及其生长基质中的芘浓度分别降低29.8%～50.7%、52.4%～67.1%和8.0%～15.3%。表明菌株PX1主要通过“水杨酸途径”和“邻苯二甲酸途径”降解芘,且可以定殖到植物体内,促进植物生长。     

多环芳烃降解菌的筛选与降解能力测定

从本溪多环芳烃(PAHs)污染土壤中经富集培养筛选出8株PAHs降解菌,研究了8株菌及其等比例混合培养对菲、芘和苯并[a]芘的降解能力。结果表明,在28℃,培养基中菲、芘和苯并[a]芘的浓度分别为50、50和5mg·L-1的复合底物条件下,培养28d后,菌株B3的降解效果最好,对菲、芘和苯并[a]芘的降解率分别为88.4%、54.0%和68.4%,8株菌的混合培养对菲、芘和苯并[a]芘的降解率分别为87.7%、35.3%和42.0%;经生理生化实验和16SrRNA序列比对,初步鉴定B3菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。     

高效芘降解菌N12的分离鉴定与降解特性

以芘为目标降解物,利用选择性富集培养方法,从沈抚灌区污染土壤中分离到一株高效芘降解菌N12,经生理生化试验和16S rDNA测序分析,该菌被鉴定为分枝杆菌属（Mycobacterium sp.）.菌株N12能以菲、苊、芴和芘为唯一碳源和能源生长,不能以蒽、萘和苯并芘为唯一碳源和能源生长.在菲和芘共同存在的情况下菌株N12可降解苯并芘,9 d内对苯并芘降解率可达79.0%.摇瓶降解试验表明,菌株N12可在7 d内将100 mg·L^-1的芘降解94.4%,14 d内将其完全降解;可将600 mg·L^-1的芘在7 d内降解56.1%,14 d内降解95.5%.添加葡萄糖可促进N12对芘的降解.菌株N12是一株优良的多环芳烃降解菌,可作为多环芳烃污染土壤生物修复的菌种资源.     

焦化厂地肤根内解芘细菌的筛选及促生潜力

从多环芳烃耐受植物根内分离具多环芳烃降解功能的内生细菌并研究其促生特性,为内生菌协同宿主植物修复多环芳烃污染土壤提供基础.以长期受多环芳烃污染的焦化厂区生长的地肤为材料,从其根内分离出以芘和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源和氮源的内生细菌8株.通过芘降解试验,筛选得到3株高效芘降解内生细菌KSE4、KSE7和KSE8,经鉴定分别为芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇菌属.通过液体培养试验,研究了3株菌在芘胁迫下产ACC脱氨酶的能力和对地肤种子萌发的影响.结果表明: 随着芘浓度(0~15 mg·L^-1)的升高,ACC脱氨酶活性降低,其中KSE7的效果最好,在芘浓度为15 mg·L^-1时,地肤发芽率和芽长分别比对照提高了44.8%和61.1%,在地肤-微生物修复焦化厂污染土壤的修复中具有一定的应用潜力.     

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.)。     

一株高效降解芘的细菌分离、鉴定及其降解效果

摘要：【目的】获得高效降解高分子量多环芳烃的细菌,并研究其对多环芳烃的降解能力。【方法】利用富集培养和芘升华平板方法,从焦化厂污染土壤中分离多环芳烃降解细菌,对分离菌株通过形态特征、16S rRNA基因和gyrb基因序列相似性分析进行鉴定,并研究该菌对高分子量多环芳烃（HMW-PAHs）的降解效果。【结果】筛选到一株能以芘、苯并蒽、屈、苯并芘、茚并芘、苯并苝、荧恩为碳源和能源生长并降解这些底物的菌株HBS1,该菌株的16S rRNA基因和gyrb基因序列与Gordonia amicalis的相应基因的相似     

微生物降解多环芳烃(PAHs)的研究进展

从多环芳烃(PAHs)的降解菌株的筛选、降解机制以及PAHs污染的生物修复等方面介绍了微生物降解PAHs的最新研究进展。     

一株海草沉积物菲降解菌的筛选、鉴定和降解特性

【背景】多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类高毒性的有机污染物,在海洋环境尤其是沿海环境中广泛分布。海草床生态系统作为沿海环境的重要组成部分,深受环境污染等人类活动的影响而处于严重衰退的状态。微生物修复是修复环境中多环芳烃污染的重要途径,具有经济简便、环境友好和无二次污染等特点。【目的】从深圳市大亚湾的海草床沉积物中筛选获得高效多环芳烃降解菌,并分析其降解特性,从而探究海草床生态系统中多环芳烃污染物的微生物修复可行性。【方法】以多环芳烃菲为唯一碳源从海草床沉积物样品中筛选菌株,再通过形态学观察、生理生化实验和16SrRNA基因序列对筛选的菌株进行鉴定,并利用特定引物扩增多环芳烃降解的功能基因——双加氧酶(nidA)基因,最后通过培养实验分析该菌株对菲的降解特性。【结果】筛选出一株高效降解菲的菌株SCSIO 43702,经鉴定为玫瑰杆菌属(Roseovarius)的潜在新菌,并成功扩增得到双加氧酶相似(nidA like)基因;培养实验结果表明,玫瑰杆菌SCSIO 43702在10 d内对100 mg/L菲的降解率最高可达96%,而且其对菲的最适降解条件为:温度30°C、pH值7.5和8.0、盐度3%。【结论】玫瑰杆菌SCSIO 43702凭借其良好的菲降解能力和较强的环境适应性,具有进一步被开发为微生物菌剂以用于多环芳烃污染修复的巨大潜力,为海草床生态系统中多环芳烃污染的微生物修复研究提供了理论依据和可利用的微生物资源。     

高分子量多环芳烃降解菌筛选及在土壤电动-生物修复中应用

采用富集培养和多环芳烃双加氧酶基因检测方法,从焦化场地多环芳烃污染土壤分离筛选出9株PAHs降解菌。以高分子量多环芳烃芘为唯一碳源进行摇瓶降解实验,结果表明,J6、S5、S4、S2和B4对芘具有较好的降解能力,21 d时芘降解率均达55%以上,其中B4处理芘的降解率最高,达到70.2%。进一步研究了该5株菌及其混合菌对土壤中芘的降解效果,发现混合菌的降解效果高于单菌的降解效果,其中混合菌H4和单菌B4的降解效果较好,49 d时混合菌H4和单菌B4处理土壤中芘的降解率达29.3%和18.3%。经过16S rRNA基因序列比对,鉴定J6菌株为赤红球菌(Rhodococcus ruber),S5为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),S4和S2是鞘脂单胞菌属(Sphingopyxis sp.),B4为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。在电场条件下,混合菌H4和单菌B4处理微生物数量及活性均显著提高,芘的降解率较单独H4和B4处理提高33.0%和20.1%,说明筛选出的5株高分子量多环芳烃降解菌具有较强的电场适应能力,可在高分子量多环芳烃污染土壤电动-微生物修复中应用。     

水生植物修复铁污染水体的效果及作用机制

为解决铁离子污染导致水体发黄问题,采用水培试验,分析了水禾、粉绿狐尾藻、圆币草、黄花水龙、大薸和圆叶节节菜等6种水生植物对铁离子污染水体的修复能力,研究了铁离子浓度、pH和植物生物量对水禾修复效果的影响,并探讨了曝气对水禾除铁的强化作用。结果表明: 6种水生植物均不同程度地促进了水中二价铁和全铁的去除,不同植物对铁的去除效果差异显著;试验24 h,水禾和圆币草处理二价铁浓度分别由5.0 mg·L^-1降至0.23和0.26 mg·L^-1,满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)限值要求(二价铁浓度≤0.3 mg·L^-1),全铁浓度降至0.84和1.21 mg·L^-1,去除率达83.2%和75.8%。pH在5、6、7、8时,各pH处理组二价铁和全铁浓度无显著差异,二价铁和全铁去除率分别为95.4%～98.4%和92.2%～94.6%。二价铁初始浓度≤5.0 mg·L^-1时,二价铁和全铁去除率随二价铁浓度增加而增大;高浓度二价铁(10.0 mg·L^-1)对水禾生长有一定的抑制作用,试验期间全铁去除不稳定,试验结束时全铁去除率较对照仅提高7.0%,远低于其他浓度处理。生物量≥300 g时,处理24 h,二价铁浓度从5.0 mg·L^-1降至0.3 mg·L^-1以下,且各生物量处理去除效果差异不显著。间歇曝气和连续曝气均强化水禾对铁的去除,连续曝气更利于稳定去除全铁。     

一株溶植酸磷类芽孢杆菌的分离筛选及对水稻幼苗的促生作用

采用溶磷平板筛选和重金属耐性复筛相结合,从薇甘菊根际分离到一株兼具多重金属抗性的溶磷细菌(编号为ZLT11),16S rRNA 基因序列分析显示,该菌株属于类芽孢杆菌。菌株对植酸钙和植酸的溶磷量分别为84.10和73.84 mg·L^-1,其在30 ℃、初始pH为9.0时对植酸钙的溶磷量最高,达95.66 mg·L^-1。菌株ZLT11能耐受≤400 mg·L^-1 Pb ²⁺、≤100 mg·L^-1 Cd ²⁺及≤40 mg·L^-1 Hg ²⁺,当添加植酸钙为磷源时,接种菌株ZLT11使水稻幼苗平均根长、根数、苗高和总生物量较对照幼苗分别增加106.7%、76.6%、49.0%和46.3%。菌株ZLT11还能显著促进水稻幼苗在Cd胁迫下的生长。     

北玄参毛状根诱导及其植株再生

利用发根农杆菌A4和R1601感染北玄参(Scrophularia buergeriana)叶片外植体,诱导产生毛状根,产生的毛状根可在无激素的液体和固体MS培养基上快速生长。rol B基因的PCR检测表明,Ri质粒中的T-DNA片段整合到了北玄参毛状根的基因组中。毛状根在附加0.5 mg·L–1 6-BA及0.1 mg·L–1 NAA的MS固体培养基上形成绿色愈伤组织,之后形成不定芽,并获得再生植株;毛状根在附加0.5 mg·L–1 6-BA及0.02 mg·L–1 NAA的MS固体培养基上培养约15–20天可直接形成不定芽,且不定芽的诱导率达85%。     

丛枝菌根真菌促进湿地植物对污染水体中镉的吸收

丛枝菌根真菌(AMF)具有促进植物生长、增强植物耐重金属毒害及修复重金属污染生境的作用.本试验于模拟湿地系统中设0、5、10和20 mg·L^-1镉浓度,对芦苇和狼尾草分别进行接种和不接种摩西斗管囊霉(Fm)、根内根孢囊霉(Ri)处理.结果表明: 镉污染降低了AMF侵染;接种AMF提高了芦苇和狼尾草的株高、干质量、叶绿素含量、地上部与根内的氮和镉含量,增强了根系对镉的富集能力,降低了镉转移系数.在5 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇处理的各项指标均高于其他处理,其AMF侵染率为60.6%,每毫米根长的侵入点和泡囊数分别为2.3和3.7;与不接种对照相比,接种Fm的芦苇地上部与根系干质量分别提高69.1%和75.0%,地上部与根系氮含量分别提高38.7%和27.8%,叶绿素含量和株高分别增加3.8%和11.1%.湿地系统镉浓度与植株地上部和根内的镉含量呈显著正相关.在20 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇地上部和根内镉含量达到最大值182.4和663.3 mg·kg^-1,镉转移系数最低,为0.27,而富集系数最高,为0.55.Fm+芦苇是本试验条件下吸收富集污染水体中镉的最佳组合.     

一株高效广谱莠去津降解菌SB5的生长和降解特性

本研究采用富集培养技术自莠去津污染的活性污泥中分离筛选到一株具有降解三嗪类除草剂功能的菌株SB5,经形态学和16S rRNA基因分析将其初步鉴定为类节杆菌属细菌.其具有已知莠去津降解相关基因trzN、atzB及atzC.在培养基中添加葡萄糖、蔗糖、柠檬酸钠、酵母浸粉和蛋白胨可显著提高菌株SB5的生物量和对莠去津的降解效...     

咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量的影响

为缓解农业用水供需矛盾,解决井灌区地下水超采问题,探究华北平原广泛分布的地下咸水灌溉对冬小麦品质和产量的影响,实现农业可持续发展,本研究在始于2006年的长期定位试验基础上,设置1、2、4、6、8 g·L^-1共5个灌溉水矿化度处理,其中1 g·L^-1灌溉水(取自当地地下水)为对照,研究咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量性状的影响。结果表明: 与对照相比,当灌溉水矿化度≥4 g·L^-1时可显著增加籽粒吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量,但显著降低出粉率、面团稳定时间和面筋指数;长期灌溉高矿化度咸水(4～8 g·L^-1)显著降低了冬小麦穗数(44.0%～60.7%)和籽粒产量(35.6%～64.7%)。在连续多年咸水灌溉条件下,与对照相比,2 g·L^-1灌水处理对籽粒产量及产量构成因素无显著影响,且能提高吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量等籽粒品质。采用主成分分析法对冬小麦产量性状和品质特性进行综合性评价,得出2 g·L^-1灌水处理综合效果最优。本研究可为华北平原咸水资源高效利用提供理论支撑。     

鲤稚鱼耳石锶标记效果

对鲤稚鱼开展了不同浸泡浓度和不同标记时间梯度的SrCl₂·6H₂O暴露标记试验,以确认其耳石Sr标记的可行性及基本条件.首先,基于4个浓度(0、4、8、12 mg·L^-1)水平的SrCl₂·6H₂O溶液,浸泡标记2 d来筛选基本浸泡标记浓度.然后,在SrCl₂·6H₂O为8 mg·L^-1浓度下,基于5个浸泡时间(1、2、3、4、5 d)来筛选基本浸泡标记时间.电子探针分布分析结果显示:对照组(0 mg·L^-1)耳石Sr/Ca比值低且稳定,标记组均出现了高Sr/Ca比值区.对照组耳石剖面为均一的低Sr蓝色图谱,而标记组耳石上均有高Sr红色标记环带,且标记成功率为100%.试验期间,标记组和对照组的死亡率、平均全长和平均体质量无显著差异,表明Sr标记对供试鱼无不良影响.由于耳石上清晰、完整的高Sr红色标记环带出现在标记浓度为8 mg·L^-1及以上,标记时间为2 d及以上,故建议分别选择8 mg·L^-1和2 d为基本浸泡标记浓度和基本浸泡标记时间.本研究证实耳石Sr标记技术对鲤稚鱼具有很好的可行性.     

一株高效溶磷伯克霍尔德菌的筛选鉴定及对马尾松幼苗的促生作用

采用标准稀释平板法从马尾松根际土中分离溶磷细菌,利用钼锑抗比色法测定溶磷细菌的溶磷特性;通过分析溶磷菌的溶磷能力与发酵液pH的关系,以及液相色谱-质谱 (HPLC-MS)联用对发酵液中有机酸的测定,探究其溶磷机制;通过对接种溶磷菌马尾松盆栽苗生长、生理、土壤养分和土壤酶活性的测定,明确溶磷菌对马尾松生长和生理的影响。结果表明: 由马尾松根际土壤中共筛选到溶磷细菌16株,其中菌株WJ27溶磷效果最优,液体培养5 d时的溶磷量达411.98 mg·L^-1。经过表型观察、生理生化鉴定和系统发育树分析,发现菌株WJ27属于伯克霍尔德菌属;其对不同磷源的溶磷特性存在差异,溶磷能力依次为: Ca₃(PO₄)₂(220.85 mg·L^-1)＞AlPO₄(182.33 mg·L^-1)＞FePO₄·2H₂O(129.19 mg·L^-1)＞CaHPO₄·2H₂O (115.23 mg·L^-1)。胞外有机酸测定结果表明,该菌株通过分泌柠檬酸、丙二酸等有机酸降低发酵液中pH,进而发挥溶磷作用;盆栽试验结果表明,接种菌株WJ27对马尾松幼苗生长、生理、土壤养分和土壤酶活性有积极作用。与对照相比,接种WJ27的马尾松的苗高、主根长、侧根数量、地上部(茎、枝、叶)鲜重、干重和根系鲜重、干重分别增加了14.3%、36.9%、56.1%、44.7%、60.0%、158.3%和100.0%;叶绿素b、总叶绿素、地上部可溶性蛋白和可溶性糖、根系活力和根系可溶性蛋白分别增加了145.8%、45.2%、206.3%、59.4%、80.5%和260.0%;根系超氧化物歧化酶、过氧化物酶和地上部过氧化氢酶的活性分别提高了71.2%、197.5%和36.6%;根际土壤中速效氮、速效钾、速效磷含量和土壤脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性分别较对照土壤显著增加18.1%、17.0%、11.9%和34.3%、45.5%、62.6%。说明接种WJ27可以改善土壤养分和土壤酶活性,进而促进马尾松幼苗的生长。