学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

浮床种植海马齿根际微生物的多样性及对多环芳烃的降解作用研究

作　者: 杨芳
导　师: 黄凌风
学　校: 厦门大学
专　业: 海洋生物
关键词: 根际微生物多环芳烃海马齿植物修复海水环境
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 45次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

植物修复本质上是由特定植物与其根际微生物共同作用完成的一种重要生物修复技术。尽管已有许多研究表明陆生植物的根际微生物对土壤中污染物的降解和消除具有重要作用,但对水环境,尤其是海水环境的修复植物与其根际微生物之间的共生关系和对污染物的协同修复却极少有研究报道。本论文以菲为多环芳烃(PAHs)的代表,在已开展的基于植物修复原理的海水生态浮床技术研究基础上,进一步研究海马齿(Sesuvium portulacastrum)根际微生物在PAHs污染的植物修复中的作用机制。应用454高通量测序技术比较海马齿生态浮床根区和非根区微生物多样性；根据多样性信息指导分离纯化可培养的根系共生菌,从中筛选出PAHs降解菌,进行降解能力测定；最后,通过人工微宇宙模拟实验,将PAHs降解菌进行根际回归模拟,考察降解菌与植物的共生关系和对PAHs的协同修复机制。主要研究结果归纳如下：(1)筼筜湖的微生物多样性调查,经高通量测序共鉴定微生物26个门44个纲,其中变形菌门占绝对优势(占57.1%),其次依次是蓝细菌门(占32.9%)和拟杆菌门(占5.3%)。γ-变形菌纲、α-变形菌纲、ε-变形菌纲和6-变形菌纲是常见的优势类群。在属的水平上,各样本的群落结构都比较复杂,且包含多种已报道的功能微生物类群。物种多样性指数由高到低依次是浮床植物根系>浮床根际区>浮床非根际区>非浮床区,表明生态浮床根际效应显著。用Weighted Unifrac算法计算样本距离、样本聚类、样本PCA,进行Beta多样性分析,均得到了一致的结果。各样本区分按照地域分布,外共生菌群与根际、非根际以及非浮床区菌群结构差异均较大,同一站位的根际、非根际菌群结构较相近。表明环境因素,特别是浮床植物根系对微生物群落结构的影响较大。(2)采用两种方法富集和驯化PAHs降解菌,最大化地分离纯化可培养细菌,16S rDNA鉴定结果显示这些细菌分属于4门55属140种,其中含有多种已报道的具PAHs降解能力的细菌类群。采用改良的平板升华法成功地从海马齿根际筛选到三株菲降解菌,16SrDNA鉴定结果显示这三株菌分别为Celeribacter neptunius strain H14(R1),Erythrobacter vulgaris strain0222-10(R2)和Novosphingobium resinovorum strain NCIMB8767(R3).用SPE-HPLC (Solid Phase Extraction-High Performance Liquid Chromatography)测定各单菌株的对菲的降解能力,结果显示,扣除非生物因素的损失(5.29%),降解菌R1,R2和R37d后对初始浓度为100mg/L的菲分别降解了72.17%,82.25%和82.94%,表明降解菌具有较强的PAHs降解能力。(3)人工微宇宙实验中各组菲的去除率按由低到高排列,依次是CK (18.9%), S+Phe (34.3%), S+Phe+T (41.7%), S+B+Phe (82.2%), NS+Phe (87.8%), S+B+Phe+T (97.3%)。各生物因素对菲去除的贡献率按大小排列,依次是植物根系和原菌群联合作用(78.5%),表面除菌根系和降解菌联合作用(77.0%),降解菌(58.3%)和表面除菌根系(18.8%)。说明根系和原有根际微生物群落以及表面除菌根系和降解菌的协同作用,在菲的去除过程中具有最重要的地位。对实验过程中细菌的ETSA进行测定,结果显示,根系表面除菌后加降解菌的实验组(S+B, S+B+Phe和S+B+Phe+T) ETSA (Electron Transport System Activity)的变化趋势相似,均是由0d时的高值,降低至4d时的低值,之后在低值附近波动。根系表面除菌后不加降解菌的对照组(S, S+Phe和S+Phe+T) ETSA的变化趋势一致,均在低值附近波动。S+Phe和NS+Phe的ETSA在8d时略微升高,之后逐渐降低。表明微生物在降解PAHs时的种群数量很高,随着PAHs含量的下降,降解菌的数量也随之减少。采用PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术分析实验过程中细菌群落结构的变化,结果显示,添加菲与否、添加降解菌与否和根系表面除菌与否对菌群结构的影响较大,而水流因素对菌群结构的影响较小。根系表面除菌后的菌群结构较不除菌组的简单,说明根系表面除菌处理有效抑制了部分抗性较弱的根际微生物。添加降解菌的实验组中,R3菌所对应的条带在整个实验过程中始终存在且条带相对较亮,显示其在菲根际降解过程中的优势地位,表明降解菌的根际回归实验效果良好。

全文目录

目录  4-7
Contents  7-10
摘要  10-12
Abstract  12-14
第一章绪论  14-30
  1 PAHs概述  14-16
    1.1 PAHs的性质  14
    1.2 PAHs的来源  14-15
    1.3 PAHs的代表  15-16
  2 水体污染植物修复  16-19
    2.1 植物修复  16
    2.2 生态浮床  16-18
    2.3 浮床植物的选择  18-19
  3 PAHs污染土壤植物-微生物联合修复  19-25
    3.1 植物-微生物联合修复的优势  19-20
    3.2 高效植物和微生物的筛选  20-21
    3.3 植物-微生物联合修复的机理  21-23
    3.4 植物-微生物联合修复的效果  23-25
  4 根际微生物的分子生态学研究  25-28
    4.1 变性梯度凝胶电泳技术  25-26
    4.2 高通量测序技术  26-28
  5 本论文的研究内容及意义  28-30
第二章生态浮床植物的根际微生物多样性调查  30-55
  1 材料与方法  31-37
    1.1 样品来源  31
    1.2 主要材料  31-32
    1.3 基本方法  32-37
  2 结果  37-51
    2.1 环境参数测定  37-39
    2.2 细菌数量测定  39-41
    2.3 宏基因组高通量测序  41-51
  3 讨论  51-54
    3.1 生态浮床植物的根际效应  51
    3.2 生态浮床的微生物多样性  51-54
  4 小结  54-55
第三章生态浮床植物根际PAHs降解菌的筛选  55-67
  1 材料与方法  55-59
    1.1 样品来源  55
    1.2 主要材料  55-56
    1.3 基本方法  56-59
  2 结果  59-63
    2.1 可培养细菌的分离与鉴定  59-61
    2.2 PAHs降解菌的筛选与鉴定  61-62
    2.3 降解菌对菲的降解能力测定  62-63
  3 讨论  63-66
    3.1 可培养细菌的分离  63-64
    3.2 PAHs降解菌  64-66
  4 小结  66-67
第四章人工微宇宙——PAHs降解菌根系回归模拟实验  67-86
  1 材料与方法  67-73
    1.1 菌株来源  67
    1.2 主要材料  67-68
    1.3 基本方法  68-73
  2 结果  73-82
    2.1 菲的去除效果  73-75
    2.2 微生物的活性变化  75-76
    2.3 微生物的群落结构变化  76-82
  3 讨论  82-85
    3.1 各因素对菲去除的贡献  82-83
    3.2 植物与根际微生物的协同作用  83-85
  4 小结  85-86
第五章总结与展望  86-89
  1 结论  86-87
  2 本论文创新点  87
  3 展望  87-89
参考文献  89-99
附录  99-102
致谢  102

浮床种植海马齿根际微生物的多样性及对多环芳烃的降解作用研究

内容摘要

全文目录

相似论文