接种混合功能细菌降低黑麦草体内菲和芘污染的机理初探

本研究通过批量降解试验,探讨了功能菌株Massilia sp. Pn2和Mycobacterium flavescens 033降解菲和芘的基本动力学过程和规律;重点采用温室盆栽试验,研究了接种混合菌株对黑麦草体内PAHs含量及多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性的影响.结果表明,菌株Pn2和033可以分别利用菲和芘作为碳源和能源进行生长;在30℃、pH=7.0条件下,菌株Pn2和033对100 mg·L~(-1)菲和50 mg·L~(-1)芘的降解率分别高达99.7%和98.3%,降解半衰期分别为0.34 d和0.95 d(R~20.98).与接种灭活混合菌株对比,接种混合菌株Pn2和033显著地降低了黑麦草体内菲和芘的含量和积累量(p0.05),并阻控菲和芘由黑麦草根向茎叶转移.同时,接种混合菌株Pn2和033显著地提高了黑麦草根和茎叶中POD(p0.05)活性,该酶能够促进黑麦草体内超氧自由基的清除,并保护细胞免受PAHs损伤,进而影响PAHs在黑麦草体内的代谢过程.研究结果为阐明接种混合功能菌降低植物体内PAHs污染的作用机理提供了一定的参考价值.     

几种植物根亚细胞中菲的分配

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,采用温室水培试验方法,研究了黑麦草、苏丹草、墨西哥玉米、高羊茅、三叶草等5种植物根亚细胞中菲的分配作用.结果表明,经144h培养,随着培养液中菲平衡浓度由0.056mg·L-1增至0.39mg·L-1,黑麦草根、细胞壁、细胞器中菲的含量分别从26.85、20.01和36.19mg·kg-1增大到56.91、49.54和59.77mg·kg-1,富集系数则分别由357.14、479.49和649.25L·kg-1降低到145.92、127.04和153.26L·kg-1.黑麦草根及亚细胞组分中菲的含量大小为细胞器根细胞壁,其中细胞器中菲含量要比细胞壁高21%～163%.水中菲的起始浓度均为1mg·L-1时,144h后,供试5种植物根细胞器中菲的含量(48.64～145.2mg·kg-1)均大于细胞壁(15.86～74.49mg·L-1).5种植物根亚细胞中菲分配的比例大小顺序为细胞器细胞壁可溶部分;其中,根内46%～53%和31%～40%的菲分别分布在细胞器和细胞壁中.     

一株高效降解菲的植物内生细菌筛选及其生长特性

从长期受PAHs污染的植物看麦娘中分离出1株可高效降解菲的内生细菌Pn2,经生理生化特征分析和16S rDNA序列同源性分析,初步鉴定为Naxibacter sp.,研究了菌株Pn2的生长特性及其对菲的降解作用.结果表明,菌株Pn2能以菲为唯一碳源生长,并对菲有良好的降解性能.菲浓度为49.92mg/L时,30℃下150r/min振荡培养72h,菲降解率高达98.78%.接种量和污染强度显著影响Pn2对菲的降解:接种量越大,菲降解率越高;随污染强度升高,菲降解率先增大后减小,最适污染强度为150mg/L.菌株Pn2有较强的环境适应能力.温度为25~37℃、环境pH值为6.0~8.0、盐浓度1%~2%范围内,菌株Pn2生长状况良好.菌株Pn2为好氧生长,通气量越大,菌株生长越旺盛.菌株Pn2对低浓度的氨苄青霉素和氯霉素有抗性.     

采用固定化技术处理土壤中菲、芘污染物

采用动胶杆菌(Zoogloea sp.)固定化技术包埋来降解土壤中菲、芘污染物,在不同接种量、不同系列浓度下,对降解效果进行了测定.结果表明:5%的接种量最为合理,在168h时,固定化细菌对菲、芘的降解率达84.89%和76.94%;而在相同条件下土著菌降解仅达到27.85%和19.65%,因此动胶杆菌(Zoogloea sp.)具有更好的降解能力.另外,还用电镜观察研究了动胶杆菌在载体中的分布形态,表明了固定化细菌降解土壤中菲、芘具有较高的优势.     

多环芳烃在土壤-蔬菜界面上的迁移与积累特征

研究了南京市工业区周边污染农田土壤中16种优先控制的多环芳烃（PAHs）污染物由土壤向蔬菜迁移的特征及其在蔬菜体内的积累规律.结果表明,蔬菜体内PAHs的浓度与其生长土壤环境中PAHs的浓度呈正相关关系,且土壤中PAHs的浓度显著高于生长在该土壤上的蔬菜根和茎叶组织中的浓度(p<0.05),根中PAHs的浓度显著高于茎叶组织中的浓度(p<0.05).蔬菜根中低环PAHs与PAHs总浓度的比值（∑LMW-PAHs∑PAHs）显著高于其土壤中相应的比例(p<0.05).与高环PAHs（HMW-PAHs）相比,LMW-PAHs易被蔬菜根部吸收,表现出较高的生物有效性.生长在同种污染土壤中的4种叶菜类蔬菜体内PAHs的浓度差异不显著,即这4种蔬菜吸收积累PAHs的差异较小.     

水溶性有机物对土壤吸附-解吸菲的影响

以Tween-80为对照,有机物料猪粪(pig manure, PM)、绿肥(green manure, GM)和污泥(sewage sludge, SS)为水溶性有机物(dissolved organic matter, DOM)的提取原料,菲(Phe)为多环芳烃(PAHs)的代表,采用序批试验研究了不同来源DOM对土壤吸附与解吸Phe的影响.结果表明,供试DOM均能明显降低Phe在土壤上的吸附.在DOM试验浓度范围内（0～300 mg·L^-1）,土壤对Phe的吸附量与DOM浓度之间呈极显著负直线相关关系(r_PM>=-0.988?8,r_SS>=-0.982?6,r_Tween-80>=-0.974?3,r_GM>=-0.990?5).菲的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.供试3种DOM抑制土壤吸附Phe和促进土壤吸附Phe的解吸的强弱顺序为:猪粪DOM>污泥DOM>绿肥DOM.本研究结果表明,农业土壤中水溶性有机物能明显活化土壤中的PAHs,增强其在土壤中的移动性.     

2株降解菲的植物内生细菌筛选及其降解特性

为了获得具有菲降解特性的植物内生细菌,通过选择性富集培养,本研究从多环芳烃污染区植物体内分离得到2株能够降解液体培养基中高浓度菲(200 mg·L-1)的植物内生细菌(菌株P1和P3).经形态观察、生理生化特征鉴定和16S rDNA序列同源性分析,分别将菌株P1和P3鉴定为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)和假单胞菌属(Pseudomonas sp.)的细菌.菌株P1和P3均为好氧生长,28℃、150 r·min-1摇床培养7 d,2株菌对无机盐培养基中菲(100 mg·L-1)的降解率均高于90%.条件实验表明,温度20～30℃,pH 6.0～8.0,盐含量0%～4%,装液量10～30 mL(100 mL三角瓶)2菌株生长良好且对菲降解率高于70%.其最适生长和降解温度为30℃,pH为7.0,盐含量≤4%,装液量≤30 mL.综合比较2株菌对菲的降解特性,P1菌株高温耐受性稍强,而P3菌株对环境pH改变和缺氧的耐受性稍强.     

六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4还原机理及酶学性质研究

从宝钢电镀污泥中分离得到1株六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4,在液体LB培养基中培养72　h完全还原2　mmol/L Cr⁶⁺.测定该菌株六价铬还原后细胞内外六价铬和总铬浓度,检测细胞各组分六价铬还原能力,并结合扫描电镜分析六价铬还原前后细胞形态的变化.结果表明,细菌的细胞壁膜能阻止六价铬进入细胞,是六价铬发生还原的主要场所,其通透性的改变将影响六价铬还原酶的作用;该菌株六价铬还原酶为非分泌型,在细菌细胞内侧发生作用.测定六价铬还原酶活性和稳定性：其最适温度范围25～37℃,最适pH 7,Cu2＋有增强六价铬还原酶活性的作用;在37℃,该菌株六价铬还原酶K_m为125.61 μmol/L,V_max为7.68 nmol/(min·mg).     

产多胺细菌阻控空心菜富集Cd和Pb效应

通过产多胺筛选培养基,借助超高效液相色谱技术,本研究从重金属污染农田空心菜根际土壤中筛选具有钝化重金属的产多胺细菌,并通过水培试验研究功能菌株对空心菜生长、多胺含量和抗氧化酶活性以及Cd和Pb吸收的影响.结果显示,从空心菜根际土壤中共分离到9株高产多胺的细菌菌株,其中Enterobacter bugandensisYX6能够分泌精胺和亚精胺,Klebsiellaquasivariicola YX8能够分泌腐胺.在LB培养基中,菌株YX6和YX8对Cd和Pb吸附去除率均大于80%.水培试验表明菌株YX6和YX8能够显著提高空心菜地上部和根部多胺（29.3%~180%）的含量以及可食用部分超氧化物歧化酶（18.5%-42.7%）和过氧化物酶（46.2%~100%）的活性,进而显著提高了空心菜地上部（21.2%~40.9%）和根部（43.3%~68.2%）的干重,同时降低了空心菜地上部和根部Cd（45.8%~69.5%）和Pb（42.4%~63.6%）的含量.产多胺细菌E.bugandensisYX6和K.quasivariicola YX8不仅能够提高空心菜生物量和抗氧化酶活性,还能低空心菜对Cd和Pb的吸收,为重金属超标农田安全利用和减少蔬菜中的重金属含量提供菌种资源.     

苜蓿对多环芳烃菲污染土壤的修复作用研究

采用盆栽试验方法,研究了苜蓿(Medicago sativa L.)对多环芳烃菲污染土壤的修复作用.结果表明,多环芳烃菲对苜蓿的生长具有抑制作用,土壤中菲初始浓度越高抑制作用越明显.445.22 mg/kg条件下苜蓿茎叶和根的生物量最小,仅为无污染对照土壤的57.31%和31.20%.经过60 d的修复试验,苜蓿能够明显促进土壤中菲的降解.根际和非根际土壤中菲的去除率分别为85.68%～91.40%和75.25%～86.61%.同处理中根际土壤中菲残留浓度低于非根际土壤,而脱氢酶活性高于非根际土壤.无论是在非根际还是根际土壤中随着菲初始浓度增大,菲降解率和脱氢酶活性降低.脱氢酶活性与降解率的关系表明,脱氢酶活性与菲降解率显著正相关.所以植物根系的存在能够有效促进土壤中多环芳烃菲的降解.     

香根草对镉毒害的生理耐性和积累特性

研究了不同Cd水平(0、1、7.5、15、30mg·L-1)对香根草生理生化指标的影响.实验结果表明,香根草对Cd的积累能力与处理浓度密切相关,体内积累的Cd含量随着Cd处理浓度的增加逐渐增加.当Cd处理浓度为30mg·L-1时,根系积累的Cd含量最高达到2232mg·kg-1(以干重计).低浓度Cd(1mg·L-1和7.5mg·L-1)可促进叶绿素含量和根系活力,但随着Cd处理浓度的增加,叶绿素含量和根系活力逐渐下降.不同浓度的Cd胁迫增加了植物体内丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性.可溶性蛋白质含量随着Cd处理浓度的增加逐渐下降.香根草对Cd的积累能力很高且主要分布在根部,但将Cd运输到地上部的能力较差.香根草虽不是Cd超积累植物,但具有比较强的稳定化能力,在污染土壤的修复方面有一定应用潜力.     

亚硒酸盐对四种蔬菜生长、吸收及转运硒的影响

采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了添加不同含量外源亚硒酸盐对小白菜、芥菜、生菜和菠菜的生长、吸收及转运硒的影响.结果表明,低含量硒(＜3.81 mg·kg-1)对供试的4种蔬菜的生长均有促进作用,而高含量硒(＞29.91 mg·kg-1)却显著抑制蔬菜的生长,并对供试蔬菜的茎、根产生明显的毒害作用.同等硒添...     

砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布及其与耐砷毒的关系

为了在研究砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与蜈蚣草耐砷毒的关系进行了试验研究.结果表明,蜈蚣草吸收的磷主要分布在胞质组分中(平均占各部位总磷含量的44%以上),吸收的钙主要分布在细胞壁组分中(平均占各部位总钙含量的48%以上).与低钙(0.03和2.5 mmol·L-1)处理相比,高钙(5.0 mmol·L-1)处理时,根部的胞质组分和叶柄的细胞器组分中磷含量较高.各器官的亚细胞组分中钙含量随着介质中添加钙浓度的提高而增加.介质钙浓度过高会抑制蜈蚣草的生长.在加砷处理下,根部和叶柄细胞壁组分的磷含量有所减少,但地上部细胞器组分的磷含量及其含磷总量占植株含磷总量的相对比例、根部细胞壁组分的钙含量增加.蜈蚣草自主调节磷和钙的亚细胞水平分布可能是其耐砷毒的机制之一.     

硒对镉胁迫下菠菜生理特性、元素含量及镉吸收转运的影响

为了探讨硒(Se)对菠菜中的镉(Cd)胁迫造成毒害的缓解作用,采用盆栽试验,研究了不同浓度Se(0、0.5、2.0、4.0 mg·L-1)对不同浓度Cd(0.5和2.0 mg·kg-1)胁迫下菠菜生理特性、元素含量及Cd吸收转运的影响.结果表明:不同浓度的Se可使丙二醛(MDA)积累量显著降低,最佳作用下分别为两种浓度Cd单一胁迫下的53.93%和41.79%;不同浓度的Se可以缓解Cd胁迫对菠菜地上部和根部的抑制作用,最佳缓解条件下,菠菜地上部和根部的鲜重分别为两种浓度Cd单一胁迫时的1.13倍、1.29倍和1.31倍、1.37倍,干重分别为1.78倍、2.09倍和3.03倍、4.36倍;叶绿素含量显著提高,在最佳缓解浓度下分别是两种浓度Cd单一胁迫时的1.51倍和1.35倍;与两种浓度Cd单一胁迫相比,最佳缓解浓度下超氧化物歧化酶(SOD)活性分别提高了36.0%和42.8%;外源Se可以使地上部和根部的K、Na、Ca和Mg等元素的含量不同程度的增加;施Se可以有效的抑制菠菜根部对Cd的吸收、富集和向地上部的转运,使菠菜地上部和根部Cd含量显著降低,分别为两种浓度Cd单一胁迫下的65.77%、75.92%和46.11%、70.01%,表明外源Se能有效的减轻Cd胁迫对菠菜的毒害作用.对本研究所用的两种浓度Cd来说,最佳的缓解浓度为2.0 mg·L-1和4.0 mg·L-1.     

外源茉莉酸对水稻幼苗根系砷积累及抗逆应答效应

砷（As）污染对作物生长有毒害作用,导致作物品质和产量降低,因此亟需采取安全有效的策略以减轻其毒害.采用水培法,通过荧光探针定位技术、差速离心技术和傅里叶红外光谱技术（FTIR）研究外源茉莉酸（JA）对水稻幼苗As积累及抗逆应答的影响.结果表明,外源添加JA使水稻地下部和地上部的As含量分别降低31.4%和51.4%,显著降低细胞壁和细胞液中的As含量.JA改变亚细胞组分中As的分布比例,使细胞壁中As的分布比例提高16.4%,细胞液中As的分布比例降低17.3%,增强细胞壁对As的固定,减少细胞液中的As含量.此外,JA提高根细胞中SOD、CAT、GSH和PEPC的水平,降低H₂ O₂和MDA含量,减轻脂质过氧化损伤,调节碳氮代谢,缓解As毒害.研究为水稻As污染防治提供了新思路.     

重庆秀山锰矿区土壤和植物锰污染调查与评价

文章通过现场取样对重庆秀山锰矿区锰污染状况进行了调查分析。应用地积累指数法对锰矿区矿渣堆以及农田土壤Mn污染进行评价,结果表明矿区土壤及部分农田土壤Mn污染极其严重。矿区植物对Mn的吸收表现为富集型植物(如垂序商陆Phytolacca americana Linn.)、根部囤积型植物(如紫花香薷Elsholfizia argyi Levl.)、规避型植物(如长波叶山蚂蝗Desmodium sequax Wall.),可根据其特点通过制定合理的植被恢复措施修复Mn污染土壤。采用单项污染指数法对矿区种植蔬菜的Mn污染水平进行评价,发现辣椒、萝卜的食用部分受Mn污染极严重,长期食用这些蔬菜对人体健康存在很大风险。     

玉米根系对苯并(a)芘的吸收及苯并(a)芘在植株内的积累

在人工气候室内用Poagland营养液栽培玉米,测定了玉米根、叶、茎、粒及伤流液中BaP的本底值。表明玉米根系可以吸收BaP并向上运输,但地上部的累积在一定程度上取决于根系环境中BaP的量。 在玉米的不同生育期向培养液添加BaP的试验表明,灌浆期的添加会增加籽粒中BaP的累积,因此,避免土壤的严重污染对控制进入食物链的BaP量是有意义的。     

Effects of insoluble Zn, Cd, and EDTA on the growth, activities of antioxidant enzymes and uptake of Zn and Cd in Vetiveria zizanioides

A root-bag experiment was conducted to study the effects of insoluble Zn, Cd and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) on the plant growth, activities of antioxidant enzymes, proline, glutathione (GSH), water-soluble proteins and malondialdehyde (MDA) of Vetiveria zizanioides, and its uptake capacity of Zn and Cd.The results showed that plant growth of V.zizanioides was inhibited by Zn and Cd.The shoot dry weight (SDW) and root dry weight (RDW) decrease by 0.3%, 8.0%, 9.4% and 10.4%, 15.1%, 24.2% compared to the control without EDTA addition, respectively.After adding EDTA, shoot and root dry weight decreased over 10% and 15% compared to results in the absence of EDTA, respectively.The toxicity from insoluble Zn and Cd in soil on SDW and RDW of V.zizanioides was in order: Zn+Cd > Cd > Zn.The activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT), and contents of MDA and proline significantly increased, while the contents of GSH and water-soluble proteins markedly decreased with increasing Zn and Cd toxicity.With EDTA, shoot and root Zn concentrations increased in the Zn treatment by 7.3% and 37.4% compared to the plants grown in absence of EDTA.Shoot and root Cd concentrations in the combined Zn and Cd treatment with EDTA increased by 18.6% and 391.9% compared to the treatment without EDTA.However, Zn and Cd concentrations in shoot and roots decreased in the Cd treatment compared to the plants grown in absence of EDTA, with exception of root Cd concentration in the presence of EDTA).