两株重金属抗性细菌对铅镉吸附特性的比较研究

针对目前重金属水污染现状,为探究微生物法修复重金属水污染机制,本试验以抗重金属革兰氏阴性菌Rhizobium sp.W33与革兰氏阳性菌Bacillus sp.H3为供试菌株,对不同重金属(Pb、Cd)浓度及pH条件下的菌株生长状况进行测定;比较不同状态细胞(Growing、Grown、Dead)的吸附能力;利用FTIR初步分析吸附相关官能团.结果表明:两株菌对Pb抗性较强,对Cd抗性相对较弱,最适生长pH均在6~7范围内;不同状态细胞的吸附能力大小为:GrownDeadGrowing;随着重金属浓度的升高,Rhizobium sp.W33与Bacillus sp.H3的吸附容量逐渐增大,且对铅镉的吸附主要以胞外吸附为主,对铅有一定的胞内积累能力;FTIR分析显示菌株吸附过程中主要是—OH、—NH、—CO、—CH2官能团在生物吸附过程中发挥作用.Rhizobium sp.W33与Bacillus sp.H3表面官能团特性及整体吸附能力存在明显差异.     

龙葵根际和内生Cd抗性细菌的筛选及其生物学特性

调查了南京栖霞铅锌银矿区龙葵根际土壤和植株的重金属含量,采用稀释培养法和选择性培养基分离筛选Cd抗性细菌并研究其生物学特性.结果表明,栖霞山铅锌银矿区龙葵根际土壤总Cd含量平均为19.74 mg·kg -1,污染十分严重,龙葵(Solanum nigrum)茎和叶的Cd富集系数分别为1.21 ～9.65和0.65 ～4.76,对Cd具有较强富集能力.从龙葵根际土壤和植株中分离筛选到5株Cd抗性细菌,菌株AR1和AY1分别分离自根和叶内,BGJ4和CGJ1均分离自根际土.16S rDNA序列分析表明5株Cd抗性细菌均属于芽孢杆菌属(Bacillus),能够产生吲哚乙酸(IAA)和铁载体,根内生细菌AR1在含Cd2+ 30 mg·L-1的培养基中仍能生长良好.在1.5 mg· L-1Cd2+污染条件下,Cd抗性细菌AR1、AY1、BGJ4菌株能够明显促进油菜(Oilseed rape)幼苗根的伸长,在植物-微生物联合修复重金属污染土壤方面具有潜在的应用前景.     

具菲降解特性植物内生细菌的分离筛选及其生物学特性

从长期受石油污染的植物体内分离到内生细菌36株,通过平皿促生和定殖试验筛选出1株能高效降解菲并明显促进小麦生长、能在小麦体内良好定殖的内生细菌7J2菌株.同时,对菌株7J2的生物学特性进行了研究.结果表明,菌株7J2在菲含量为30 mg·L-1的条件下,28℃振荡培养6d,菲的降解率达到99.81%.菌株7J2能够产生吲哚乙酸(IAA)(3.4±0.2)mg·L-1)和铁载体(2,3-二羟基苯甲酸)(4.3±1.6) mg·L-1).振荡培养3d,接活菌的培养基中有效磷浓度比接灭活菌的处理增加了32.5%.另外,菌株7J2对重金属Pb2 、Cr2 、Cu2 、Ni2 、Zn2 、Cd2 均有较强的抗性.通过16SrDNA序列测定,菌株7J2属于肠杆菌属.     

一株铅镉抗性菌株WS34的生物学特性及其对植物修复铅镉污染土壤的强化作用

从土壤样品中筛选出一株对碳酸铅、碳酸镉活化能力最强的铅镉抗性细菌WS34,并研究其生物学特性.经生理生化特征及16S rDNA序列分析,菌株WS34被鉴定为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia sp.WS34).菌株WS34对多种重金属和抗生素具有抗性,具有溶磷、分泌吲哚乙酸、产生铁载体和ACC脱氨酶的能力,并对温度、pH、盐浓度具有一定耐受性.利用盆栽试验研究了菌株WS34、EDTA及EDTA和WS34复合3种处理下对印度芥菜和油菜生长及富集铅镉能力的影响.结果表明,菌株WS34能促进供试植物生长,使印度芥菜和油菜的干重分别比对照增加21.4%～76.3%和18.0%～236%,铅镉积累量比对照增加9.0%～46.4%和13.9%～329%,且油菜中的增加量大于印度芥菜.EDTA能使印度芥菜和油菜的铅镉积累量比对照分别增加25.1%～475%和10.1%～84.5%.0.5mmol·kg-1EDTA 菌株WS34的复合处理下,植物的重金属吸收量与EDTA处理相当甚至高于EDTA处理.     

二株假单胞菌的疏水性及其对菲的降解能力

从石油污染土壤中分离纯化到 2株能以菲为唯一碳源和能源的细菌GF2和GF3,初步鉴定均为假单胞菌属 (Pseudo monas)细菌 .根据细菌在烃 -水两相体系中的细胞数量研究了GF2和GF3菌株的表面疏水性及其在不同环境条件下的变化 ,同时对GF2和GF3在液体培养条件下降解菲的效能进行了研究 .结果表明 ,GF2和GF3表面疏水性随培养时间、温度及pH值的变化而变化 ,GF3的疏水性 ( 74 8% )大于GF2 ( 5 8 6 % ) .在 2 5℃下培养 7d ,GF2和GF3对菲 ( 2 5 0mg·L-1)的降解率分别达到 85 6 %和 10 0 % .     

微生物菌剂对砒砂岩土壤的改良作用

为了研究微生物菌剂改良砒砂岩土壤特性的效果,以植物促生细菌Bacillus halotolerans P75、Sinorhizobium meliloti D10、Bacillus megaterium H3和Bacillus subtilis HB01为原料制备4种液体单一菌剂和1种复合菌剂CB,分别按5%（体积质量比）接种到砒砂岩土壤中,种植紫花苜蓿和柠条,进行盆栽试验.通过分析植物生物量、土壤pH值、有机质、氮磷钾含量、酶活性和水稳性团聚体等指标来评价微生物菌剂对砒砂岩土壤的改良效果.结果表明,与不接菌的对照组相比,接菌处理能使紫花苜蓿显著增产18.6%~45.6%、柠条显著增产24.1%~46.7%,降低土壤pH值,促使土壤中的有机质、铵态氮、硝酸盐氮、速效磷、速效钾含量不同程度的增加,提高了土壤团聚体的水稳性,且接种复合菌对砒砂岩土壤的改善效果要优于单一菌株的效果.接种供试菌株能够改善砒砂岩的土壤质量,同时促进植物生长,其中复合菌对砒砂岩土壤的改良效果更为突出.     

玉米根内和根际土壤溶磷细菌生物学特性研究

从玉米根内和根际土壤中分离筛选到22株溶磷细菌。根据16SrRNA基因序列分析,2株溶磷效果最好的菌株分别被鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.SY9)和泛菌(Pantoea sp.Gym7c)。同时对菌株SY9和Gym7c的溶磷能力和植物促生特性进行了进一步研究。利用磷酸钙和开阳磷矿矿粉研究了菌株释放P、Ca和Fe的效能。液体培养条件下,菌株在在磷酸钙培养基中的生长好于在开阳磷矿粉培养基中的生长,同时菌株能够合成铁载体。菌株SY9从开阳磷矿粉中释放P、Ca,和Fe的能力比菌株Gym7c强。然而菌株Gym7c从磷酸钙中释放P和Ca的能力比菌株SY9强。菌株Gym7c主要是通过合成的有机酸溶解磷酸钙并释放其中的P和Ca,而菌株SY9是通过合成的有机酸和铁载体溶解开阳磷矿粉并释放出其中的P、Ca,和Fe。溶解开阳磷矿粉的有机酸主要是葡萄糖酸而溶解磷酸钙的有机酸主要包括丁二酸、丙酸、苹果酸和酒石酸等。菌株Gym7c能够合成生长素、铁载体和1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶。菌株SY9和Gym7c对酸碱、盐和温度均表现出一定的抗性。     

苯并[a]芘降解菌的分离筛选及其降解条件的研究

从被石油污染的土壤样品中,以苯并[a]芘为唯一碳源反复驯化,分离筛选出1株高效降解苯并[a]芘的菌株JL 14 .经形态及生理生化特征分析,初步鉴定属于氮单胞菌属(Azomonas) .菌株JL 14在苯并[a]芘浓度为5mg·L- 1 ,2 8℃振荡培养10d ,苯并[a]芘的降解率达到48. 9% .培养基初始pH值分别为4、6、8、10时,2 8℃振荡培养10d ,苯并[a]芘的降解率分别为7 1% ,2 4 8% ,49 6%和2 5 9% .JL 14在苯并[a]芘浓度分别为10mg·L- 1 与2 0mg·L- 1 的条件下,2 8℃振荡培养10d ,苯并[a]芘的降解率分别为3 8. 2 %与2 7. 6% .Zn2 + (2 0 0mg·L- 1 )、Cd2 + (5 0mg·L- 1 )与Pb2 + (2 0 0mg·L- 1 )不影响JL 14对苯并[a]芘的降解作用,但Cu2 + (5 0mg·L- 1 )、Cr2 + (5 0mg·L- 1 )对JL 14有毒性;菲和蔗糖均可促进菌株JL 14对苯并[a]芘的降解作用.     

Rhizobium sp.W33对不同植物吸收铜和根际分泌物的影响

通过盆栽试验,采用1株植物促生细菌Rhizobium sp.W33接种黑麦草、狼尾草、高羊茅、紫花苜蓿、猪屎豆、油菜和印度芥菜等7种不同植物,考察了Cu胁迫下菌株对植物生物量、Cu含量和根际土壤中分泌物的影响,并筛选根瘤菌-植物联合修复重金属污染土壤的组合体系,以期初步探明细菌-植物联合修复重金属污染土壤的机制.结果表明,接种Rhizobium sp.W33后,有5种植物的干重增加了11%~56%,增加幅度为印度芥菜黑麦草高羊茅狼尾草油菜,紫花苜蓿和猪屎豆的干重下降.黑麦草、狼尾草、高羊茅和猪屎豆根内Cu含量接近或超过1000mg·kg-1,Cu大量积累在植物根部.Rhizobium sp.W33能够显著促进黑麦草吸收Cu(p0.05),并提高其对Cu的富集系数和转移系数,增加根部和地上部的Cu总量.苹果酸是供试植物-细菌联合修复Cu污染土壤的主要有机酸种类,接种根瘤菌W33后黑麦草、狼尾草根际的苹果酸和水溶性糖含量降低,过氧化氢酶活性增加,其中,苹果酸、水溶性糖含量与黑麦草中Cu含量呈显著相关性(p0.05).因此,根瘤菌W33-黑麦草联合体系修复重金属Cu污染土壤的效果最好,具有应用于重金属Cu污染土壤稳定修复的潜力.