1株草螺属植物内生菌R-13的分离鉴定及对龙葵吸收土壤镉的影响

植物内生菌联合超积累植物修复重金属污染土壤可显著提高植物修复效率.从镉污染稻田水稻根系中分离获得1株编号为R-13的植物内生菌.分别利用显微观察、碳源利用及分子生物学手段将该菌株鉴定为1株红苍白草螺菌（Herbaspirillum rubrisubalbicans）;该菌株具有较强的耐Cd²⁺能力,在镉含量为300 mg·kg^-1的固体培养基上仍能生长.经显色反应发现R-13菌株具有产生铁载体和分泌吲哚乙酸（IAA）能力,此外,经Pikovskaya''s固体培养基和Ashby固体培养基试验表明R-13菌株溶磷作用微弱,但是具有较强的固氮能力.在盆栽试验中,利用高通量测序技术追踪R-13菌株在龙葵根部定殖情况,发现接种1次3 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度相比空白对照（CK）增加201.88%,两次接种可使草螺菌属在龙葵根部的相对丰度相比CK增加1182.44%,接种5 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度开始出现显著降低趋势.当接种20 mL·pot^-1菌液时对龙葵的根、茎、叶及果实中镉含量无显著影响,当接种菌液达到40 mL·pot^-1时可显著提高龙葵营养器官中的镉含量,当接种量达到200 mL·pot^-1时龙葵营养器官中镉含量最高.此时,根系中镉含量与对照组相比提高84.42%,茎秆中提高43.67%,叶片中提高64.06%,果实中提高20.29%.综上可见,根系接种植物内生草螺菌R-13可显著提高龙葵根系中草螺菌属的相对含量,同时可起到强化龙葵吸收镉的作用,该菌株在植物修复镉污染土壤技术中具有较好应用前景.     

强抗镉蜡状芽孢杆菌的分离鉴定及其抗性机理

从北京市远郊东三岔地区废弃的铅锌尾矿中筛选到1株强抗镉的细菌.通过细菌形态学观察、扫描电镜、X射线衍射能谱分析、甲基乙酰甲醇试验与酪氨酸水解试验等特征生理生化试验、菌株“G＋C mol%”值以及16S rDNA扩增与序列测定,鉴定此菌株为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）.分离菌株可以在镉浓度为1?000 mg/L的固体培养基平板上生长,表明菌株具有强抗镉的能力.进一步分析了菌株在添加Cd²⁺与未添加Cd²⁺的液体培养基中的生长曲线,并通过质粒消除试验证明该菌株的抗镉性质与抗性质粒的存在有关.     

3种耐锑土壤细菌的筛选及对锑的吸附研究

从湖南省冷水江锡矿山尾渣土壤中筛选分离出3株具有较高锑耐性的细菌,通过宏观吸附结合X射线光电子能谱（XPS）,阐明3株细菌对Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）的吸附机制.根据生理生化指标和16S rDNA序列同源性对比,鉴定出1株革兰氏阴性菌和2株革兰氏阳性菌,分别为人苍白杆菌（Ochrobactrum anthropi）、芽孢杆菌（Bacillus sp.）及蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）.3株细菌都呈杆状,且都能在高锑含量营养液中良好生长.3株细菌对锑的等温吸附符合Langmuir模型,对锑的最大吸附量约为11.0~14.3 mg·g^-1,其中,蜡状芽孢杆菌对锑的吸附能力高于其它两株细菌,3株细菌对Sb（Ⅲ）的吸附量略高于Sb（Ⅴ）.XPS结果表明,细菌表面的羧基和氨基在锑吸附过程中发挥主导作用.本研究结果对于理解土壤微生物吸附固定锑机制及其在土壤修复中的应用有重要意义.     

1株耐油甲醛降解菌的分离鉴定及降解特性

烹饪油烟的健康危害一直以来受到广泛关注.以甲醛为代表的醛类污染物是烹饪油烟排放的主要污染物之一.微生物法降解甲醛具有工艺简单、成本低及无污染等优点.本研究从烹饪油烟冷凝液中分离筛选出1株具有甲醛降解能力的菌株XF-1,经序列鉴定结合菌落形态特征及生理生化试验,该菌株被鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens sp.）.该菌株具有能耐受高油环境的性能,最大耐受浓度为900 g·L^-1.在甲醛浓度为100 mg·L^-1的培养基中,菌株XF-1在34 h内的甲醛降解率为95.80%;当甲醛初始浓度<300 mg·L^-1时,菌株XF-1能够在120 h以内完全降解溶液中的甲醛;甲醛浓度为800 mg·L^-1时,在96 h,菌株XF-1的降解率达到73.01%,并可耐受1.5 g·L^-1浓度的甲醛.通过单因素（pH、接种量、甲醛浓度和温度）试验,得到该菌株最佳生长温度为30℃、最佳生长pH为6左右,最佳接种量为10%.利用GC-TOF-MS进一步分析测定了菌株的胞外代谢产物,推测该菌株降解甲醛的途径可能为核酮糖单磷酸（RuMP）同化途径.结果表明,从烹饪油烟冷凝液中筛选得到的甲醛降解菌XF-1对甲醛具有良好的降解能力,并能够耐受高油环境.该菌对利用生物技术处理烹饪油烟中的甲醛具有良好的开发应用前景.     

杭州湾潮滩湿地土壤碱性磷酸酶活性分布及其与磷形态的关系

以杭州湾潮滩作为研究区域,对土壤中碱性磷酸酶活性、磷形态、有机磷细菌数量及理化性质的时空分布特征进行分析,揭示碱性磷酸酶活性与磷形态分布及转化的关系. 结果表明,杭州湾潮滩湿地土壤中碱性磷酸酶活性具有显著的时空差异,总体表现为7月最高（38. 59~104.74 mg·kg^-1·h^-1）,2月最低（8. 21~40.61 mg·kg^-1·h^-1）,且各月之间有显著性差异（p<0.05）;不同植被型土壤碱性磷酸酶活性之间差异总体表现为芦苇（39.72~104.63 mg·kg^-1·h^-1）>互花米草（32.18~73.23 mg·kg^-1·h^-1）≈海三棱藨草（9.68~83.48 mg·kg^-1·h^-1）>光滩（8.21~49.50 mg·kg^-1·h^-1）,其中光滩与其他类型土壤具有显著性差异（p<0.05）. 无机磷形态中的可交换态磷（Exch-P）、铁/铝结合态磷（Fe/Al-P）及钙结合态磷（Ca-P）的含量均表现为：5月>7月>10月> 2月,5月与2月之间具有显著性差异（p<0.05）. 有机磷形态中的活性有机磷（L-P）的含量动态变化为：7月>5月>10月>2月;中等活性有机磷（ML-P）的含量表现为：2月> 5月>10月>7月;非活性有机磷（NL-P）的含量没有明显的动态变化. 相关性分析结果显示,碱性磷酸酶活性与有机磷细菌数量呈显著的正相关关系（r=0.58,p<0.01）,有机磷细菌是影响碱性磷酸酶活性的主要因素之一.土壤碱性磷酸酶活性与无机磷组分中的（Fe/Al）-P（r=0.39,p<0.05）、 有机磷组分中的L-P （r=0.37,p<0.05）、NL-P（r=0.31,p<0.05）呈正相关,潮滩湿地土壤中的NL-P是生物有效磷的潜在磷源.     

耐镉细菌联合电动技术修复镉污染土壤的研究

为提高传统电动技术对重金属污染土壤的修复效果以及经济效益,本研究采用耐镉细菌联合电动修复技术修复镉污染土壤.通过在含镉土壤中接种3种耐镉细菌Escherichia coli strain、Bacillus sp.和Bacillus cereus strain,以电压梯度1 V·cm^-1通电10 d,比较不同耐镉细菌对土壤Cd去除和形态转化,以及电能消耗的影响.结果表明,接种Escherichia coli strain、Bacillus sp.、Bacillus cereus strain的试验组比传统电动修复的Cd去除率分别提高7.63%、17.21%、19.53%;单位修复能耗分别降低64.78、109.52、116.54 kW·min·mg^-1.由于Bacillus cereus strain对Cd²⁺的吸附量高于Escherichia coli strain和Bacillus sp.,且能有效降低土壤中Cd的生物毒性,因此采用Bacillus cereus strain联合电动技术修复镉污染土壤时效果最佳,Cd去除率达到30.77%,单位修复耗能为48.94 kW·min·mg^-1.     

耐砷芽孢杆菌对As3+的吸附性能与机制研究

为了给砷污染水体的微生物修复提供理想材料和必要的理论依据,从湖南某矿区筛选分离得到一株高耐砷菌株,利用16S rDNA基因测序分析对其进行鉴定.同时,采用单因素试验研究了耐性菌吸附As³⁺的影响因素及规律,通过研究等温吸附属性、吸附动力学和热力学属性,分析亚细胞赋存特性,并结合扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）等技术手段,初步探讨了吸附发生的可能机理.结果表明,通过形态学、生理生化及分子鉴定,初步鉴定为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）,命名为Bacillus sp. strain AsT4.该菌株固体平板培养对砷的耐受阈值为40 mmol·L^-1;菌株最适生长条件为温度35℃、pH=7.0、NaCl浓度5 g·L^-1、转速180 r·min^-1;芽孢杆菌湿菌体吸附As³⁺的优化条件为：温度35℃,溶液pH=6.0,培养时间36 h,As³⁺初始浓度10 mg·L^-1,菌量1.5 mL,此条件下的去除率为69.3%.干菌体吸附As³⁺的优化条件为：温度35℃,pH=7.0,吸附时间90 min,As³⁺初始浓度10 mg·L^-1,投加量0.5 g·L^-1,此条件下的吸附率为72.8%.无论是湿菌体还是干菌体,Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学方程能更好地描述耐砷芽孢杆菌AsT4对As³⁺的吸附过程,并且是自发、墒增的吸热过程.耐性菌对As³⁺的生物吸附和累积以胞内累积和细胞壁富集为主,菌粉表面的羧基、羟基、胺基等活性基团可能在吸附过程中起主要作用.     

不同外源硒对镉污染土壤中小白菜生长及镉吸收的影响

为探究不同外源硒对镉的解毒作用的差异,并为土壤镉污染控制与农作物安全生产提供科学依据.采用土培盆栽试验,对比了不同施用量（0、0.5、1.0和2.5 mg·kg^-1）的亚硒酸盐和硒酸盐施入天然镉污染土壤,对小白菜生长（根长、株高、生物量和光合指标）及镉吸收、转运的影响.结果表明,低硒处理（≤1.0 mg·kg^-1）对镉的解毒作用优于高硒处理（2.5 mg·kg^-1）,亚硒酸盐对镉的解毒作用大于硒酸盐.其中,外源施入≤1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐和硒酸盐均提高了小白菜的SPAD值、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度及生物量和株高,且以1.0 mg·kg^-1亚硒酸盐处理的效果最为显著（胞间CO₂浓度除外）;而高硒处理小白菜的各光合指标均显著低于低硒处理（蒸腾速率除外,P<0.05）.与未施硒处理（对照）相比,各硒处理均降低了小白菜对镉的吸收.其中,施入1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐和硒酸盐使得小白菜地上部的镉含量较对照处理分别显著降低了40.0%和20.5%（P<0.05）,但当施硒量为2.5 mg·kg^-1时两种外源硒均促进了镉向地上部转运,使更多的镉累积在小白菜的地上部.总之,施入适量外源硒对土壤镉有一定的解毒作用,表现为小白菜生物量的提高和镉的积累下降.推荐施用1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐用于镉污染土壤中镉的控制及安全利用.     

嗪草酮降解菌Rhodococcus sp.MA的降解特性及固定化应用

从农田土壤中分离得到1株嗪草酮高效降解菌株,命名为MA,该菌5 d对50 mg·L^-1嗪草酮的降解率达到74.8%,最适反应温度和pH分别为30℃和7.0.根据表型与生理生化特征及16S rRNA序列分析,将其鉴定为Rhodococcus sp.MA.利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定菌株MA降解嗪草酮的中间产物为脱氨基嗪草酮.以海藻酸钠为包埋剂,经正交试验表明,3%海藻酸钠、2% CaCl₂、包埋比8：1和固定时间6 h条件下,菌株对嗪草酮的降解效率最高,为71.2%.将固定化菌体细胞用于修复实验,结果表明,未固定化处理的菌液对湖水及池塘水中嗪草酮（15 mg·L^-1）的去除率分别为72.1%和69.9%;固定化处理后可提高对嗪草酮的去除率,分别达到87.3%和82.6%,具有良好的应用前景.     

菌株ZD8的分离鉴定及其异养硝化和缺氧/好氧反硝化特性研究

从稳定运行的ASBR厌氧氨氧化反应器中分离筛选出一株在缺氧和好氧条件下均具有高效反硝化能力的菌株ZD8,该菌株为假单胞属(Pseudomonas sp.),大小2 μm×0.25 μm,无鞭毛和芽孢.实验结果表明,缺氧条件下,ZD8最适合的碳源为柠檬酸钠;当C/N为10时,具有最佳的反硝化效果.菌株ZD8在缺氧条件下不具有硝化能力.在好氧条件下菌株ZD8获得最佳反硝化效果的C/N为22,最适合pH范围是7.2~9.9.菌株ZD8在好氧条件下具有高效的异养硝化能力,NH₄⁺-N平均去除速率为8.3 mg·L^-1·h^-1.当以KNO₃为氮源时ZD8的反硝化速率为13.1 mg·L^-1·h^-1;而以NaNO₂为氮源时,其反硝化速率为6.98 mg·L^-1·h^-1.在同时存在NH₄⁺-N和NO₃^--N或NH₄⁺-N和NO₂^--N的系统中,菌株ZD8均首先利用NH₄⁺-N发生硝化作用,NH₄⁺-N的存在对反硝化具有抑制作用,并且NH₄⁺-N对NO₂^--N的反硝化抑制作用更强;在同时存在NO₃^--N和NO₂^--N的系统中,菌株ZD8优先利用NO₃^--N进行好氧反硝化脱氮.     

海洋细菌N3对几种赤潮藻的溶藻效应

从深圳大鹏湾南澳赤潮暴发海域的表层沉积物中分离得到1株海洋溶藻细菌(编号N3),以三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)和常见赤潮生物锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)和中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)为实验藻种,利用液体感染法研究了该株溶藻细菌的溶藻效应及溶藻方式.结果表明,菌株N3对中肋骨条藻和三角褐指藻均无溶藻活性,而菌悬液的体积分数为2%和10%时分别对锥状斯氏藻和海洋原甲藻有较好的溶藻效果,但溶藻现象不同.菌株N3可使锥状斯氏藻的细胞变形,胞内物质分布不均匀并最终死亡;使海洋原甲藻的藻细胞膨胀变形,细胞膜内物质聚集于一端,最终藻细胞破裂死亡.菌株N3对锥状斯氏藻和海洋原甲藻的溶藻方式相同,均以直接溶藻为主.菌株N3的菌悬液以2%、1%和0.1%的体积分数接种到锥状斯氏藻藻液中时,细菌的密度整体上呈下降趋势,2%处理组中藻细胞在120 h内全部死亡,而1%和0.1%处理组藻细胞的增长率略低于对照组.菌株N3的菌悬液以10%、5%和1%的体积分数接种到海洋原甲藻藻液中时,细菌的密度呈下降趋势,10%和5%处理组中藻细胞至120 h时死亡率分别为78%和70%,而1%处理组的藻细胞与对照组无显著差异.电镜观察、生理生化鉴定及16S rRNA鉴定结果表明,菌株N3为芽胞杆菌属(Bacillus sp.).     

石油降解菌的分离鉴定及4株芽胞杆菌种间效应

通过富集培养和分离纯化的方法,从天津大港油田石油污染土壤和渤海海上钻井平台洗油污水中分离出6株石油降解细菌,生理生化试验及16S r DNA序列分析鉴定表明,它们分别属于Bacillus芽胞杆菌属(S1、S2、S3、S4)、Pseudomonas假单胞菌属(W1)和Ochrobactrum苍白杆菌属(W2),其中,S3具有最高的烷烃(41.3%)和芳烃(30.9%)降解率,从石油污染场地中筛选出的内源微生物对本油田石油的降解效果优于外源物种.对4株芽胞杆菌属菌株构建微生物组进行石油降解实验,结果表明,由S1和S4构成的微生物组F3具有最高的烷烃(50.5%)和芳烃(54.0%)降解率,比单菌降解率分别提高了69.9%和156.1%,同时比最优降解单菌S3的降解率分别高出22.1%和74.6%,而由S2和S3构成的微生物组F4对烷烃和芳烃的降解率最低,分别为18.5%和18.9%,比单菌降解率降低了55.3%和39.0%,实验表明同菌属微生物种间对石油的降解同时存在协同促进和拮抗抑制作用,芽胞杆菌属内亲缘性近的菌株之间对石油降解主要表现为促进作用.     

美洲商陆和籽粒苋对接种伯克氏菌的生理生化响应及其对富集铯的影响

利用盆栽试验研究一株具有重金属耐性的伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.D54)对美洲商陆和籽粒苋生长及对铯富集的影响.结果表明,接种菌株D54,美洲商陆和籽粒苋总干物重分别比对照处理增加19.8%～33.4%和22.9%～76.6%,美洲商陆和籽粒苋地上部铯含量分别增加4.9%～22.4%和8.1%～19.4%,根中铯含量分别增加6.8%～15.7%和1.1%～10.8%.同时,接种微生物还增加了植物对钾的吸收,提高供试植物的光合反应速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率,增加铯胁迫条件下植物的抗氧化酶CAT、POD、SOD的活性,降低了MDA的含量.     

镉抗性菌株的筛选及对番茄吸收镉的影响

通过在培养基中加入一定浓度的镉(CdSO₄8H₂O, Cd 200mg/L),从土壤中分离到3株具有很强的镉抗性细菌,经初步鉴定,它们分别属于假单胞菌属和芽胞杆菌属(编号分别为NJ3、NJ9、RJ16).将分离到的3株菌分别接种到添加镉(200mg/kg)的土壤并进行番茄盆栽试验,结果表明,供试抗性菌株均能显著促进植株生长,活化植株根际镉,接RJ16菌株处理的番茄地上部植株干重、根际有效镉含量及植株吸收的镉含量分别比不接菌对照增加64.2%,46.3%,107.8%,而接NJ3和NJ9菌株处理的番茄植株吸收的镉与对照植株吸收的镉没有显著差异.     

胶质芽孢杆菌对印度芥菜富集土壤Cd及土壤pH的影响

采用根袋法盆栽试验,研究接种活菌量浓度分别为1×1010 cfu·kg-1 (T1)和2×1010 cfu·kg-1(T2)的胶质芽孢杆菌,对印度芥菜富集土壤Cd、土壤有效态Cd含量及土壤pH的影响.结果表明,以不接种菌液作为对照,处理T1、T2地上部分生物富集系数分别为13.58、16.83,与对照相比分别提高42.95％、77.16％;地下部分生物富集系数分别为4.35、4.83,分别比对照提高24.64％、38.40％;土壤的净化率分别是对照的1.73、2.20倍.对照组土壤有效态Cd含量随着时间的延长而降低,根际和非根际土壤分别降低32.93％和45.54％;但T1和T2处理中,根际、非根际土壤有效态Cd含量分别提高15.15％、31.73％和36.54％、45.28％.收获时,处理T1、T2根际土壤pH降低率分别是对照的1.08、1.10倍.不同浓度胶质芽孢杆菌处理下土壤pH与有效态Cd含量均呈显著负线性关系.综上,胶质芽孢杆菌主要是通过改变土壤pH来影响土壤Cd生物有效性,从而促进超富集植物的修复效果.本研究可为微生物辅助植物修复重金属污染土壤提供一定理论依据和实践指导.     

镉在三色堇中的积累及亚细胞与化学形态分布

通过营养液培养实验,研究了在不同Cd浓度(0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mmol·L-1)处理下,三色堇地下部和地上部中Cd的含量与积累特征,进一步分析了Cd在三色堇体内的亚细胞分布特征和化学形态分布特征.结果表明,三色堇体内Cd积累量随着Cd浓度的增加而不断增加,对Cd具有很高的积累能力,是一种潜在的Cd超富集植物.三色堇地下部和地上部大部分的Cd分布在可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.随着Cd处理浓度的增加,地下部细胞壁中镉的分配比例呈增加趋势.植株中大部分的Cd以乙醇提取态和水取提态存在,随着Cd处理浓度的增加,地上部中活性强、毒性较高的乙醇提取态和水提取态Cd分配比例总和减少,而活性较弱、毒性较低的氯化钠提取态和醋酸提取态Cd分配比例增加,这有利于降低总镉的相对毒性.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和化学形态转化可能是三色堇应对Cd胁迫的重要耐性机制.     

溶藻活性物质对棕囊藻溶藻及其脂肪酸影响的模拟

为了探讨芽孢杆菌B1分泌的胞外溶藻活性物质对球形棕囊藻的溶藻特性和藻毒素物质脂肪酸的影响,比较了模拟自然水体中叶绿素a、p H、溶解氧DO、高锰酸盐指数和营养元素N、P浓度在溶藻前后的变化,并利用GC-MS检测了球形棕囊藻脂肪酸的成分和含量.用体积比1∶100的芽孢杆菌B1胞外活性物质处理模拟水体14 d,发现水体中叶绿素a、p H值和高锰酸盐指数随处理时间的增加而降低,DO和N、P浓度随处理时间的增加而增加.在第14 d时,处理组水体中p H值由8.50降低到7.51,叶绿素a降低82.3%(P0.05),DO增加29.5%(P0.05),高锰酸盐指数降低55.2%(P0.01).NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度分别增加了0.46、1.50、6.24和1.30倍.投加活性物质处理14 d后,球形棕囊藻藻毒素中的主要3种脂肪酸C18:2、C16:0和C18:1分别降低了100%、97.7%和85.4%(P0.01),总脂肪酸含量降低83.4%(P0.01).结果表明,芽孢杆菌B1胞外溶藻活性物质在模拟自然水体中能有效抑制球形棕囊藻的生长,并降低藻毒素脂肪酸的含量.研究结果为芽孢杆菌B1胞外活性物质的生态安全性应用提供理论基础.     

Piriformospora indica confers cadmium tolerance in Nicotiana tabacum

Piriformospora indica, a root-colonizing endophytic fungus of Sebacinales, promotes plant growth and confers resistance against biotic and abiotic stresses. In order to confirm the influence of P. indica on growth, proline, malondialdehyde (MDA), chlorophyll, and cadmium (Cd) amounts in Nicotiana tabacum under Cd stress, hydroponics, pot and field trials were conducted. The results showed that P. indica can store Cd in plant roots and reduce leaf Cd content, reduce the concentration of MDA, and increase the proline and chlorophyll content and the activities of catalase, peroxidase, and superoxide dismutase under hydroponic Cd stress. RT-PCR analysis showed that the relative expression level of genes Gsh2, TaPCS1, oas1, GPX, and Hsp70 in colonized plants was 4.3, 1.4, 2.9, 1.7, and 6.9 fold higher than in un-colonized plants respectively. Cd exposure significantly reduced un-colonized plants'' agronomic traits compared to P. indica-colonized ones. Our results suggested that P. indica can sequester Cd in roots, so that much less cadmium was transported to leaves, and the increased concentrations of antioxidant enzymes, pigments and proline contents, as well as the higher expression of stress-related phytochelatin biosynthesis genes in P. indica-inoculated plants, may also serve to protect N. tabacum plants against oxidative damage, enhancing Cd tolerance.