海南不同区域红树林沉积物多环芳烃分布及降解菌资源分析研究

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多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一种持久性有机污染物,因其潜在的致癌致畸致突变的生物毒性受到广泛的关注。红树林处于海陆交错生态地带,由于其特殊的地理环境更容易积累污染。海南是中国红树林的重要分布区域之一,但其沉积物中PAHs的浓度分布特征尚无系统报道。因此阐明海南红树林沉积物中PAHs的浓度、组成及其来源对维护海南红树林的生态安全具有重要意义。微生物生态修复技术是污染生态学重点关注的领域,不同生境中PAHs的降解菌的筛选及降解效率研究已成为研究热点。本研究选取海南澄迈、儋州、海口、临高、陵水、三亚、文昌共7个主要红树林分布区为研究对象,揭示了不同区域沉积物中PAHs分布特征和主要来源,以菲、芘、苯并(a)芘三种PAHs为混合碳源,从不同区域的沉积物中富集降解菌群、筛选分离降解菌并对菌群进行16S r DNA测序鉴定;对筛得的所有菌群进行长期驯化,比较不同驯化时间的降解效率,阐明降解菌群的降解能力及其菌群结构的相关性,以期为海南红树林PAHs的生态环境风险评估提供理论依据,为红树林污染的微生物生态修复提供重要数据支撑和应用基础。主要研究结果如下:(1)海南7个区域红树林表层沉积物中16种PAHs均被检出,7个区域∑16PAHs和∑7PAHs的平均浓度分别为1058.56 ng/g和466.83 ng/g。30个样点的∑PAHs范围为680.7-1418.1 ng/g。东寨港的龙里(LL)∑PAHs浓度最高,南截(NJ)最低。海南红树林沉积物中的PAHs均以4环及以上的PAHs占优势。PAHs主要为燃烧源和石油源的混合来源,但以燃烧源为主。(2)海南红树林沉积物中PAHs降解菌资源丰富,可培养菌共筛得3个门23个属60个种的81株菌,变形菌门为优势门,其中β-变形菌纲中的伯克氏菌属及丙型变形菌纲中的假单胞菌属为优势菌属,菌株DAC9与最相近的菌株(Spirosoma terrae)相似度仅为97%,可能是潜在的新菌。(3)对筛得的所有菌群进行长期驯化,并对不同驯化时间菌群的菲、芘、苯并(a)芘降解率进行比较,结果发现不同驯化时间的菌群,其降解率有一定差异,第5代菌群对三种PAHs的降解能力低于第9代和第12代。随着驯化时间的增长,菌群降解率趋于稳定。长期驯化一定程度上可以增强菌群对PAHs的利用能力。(4)选择9个菌群:Q2(DC)、Q3(XC)、Q4(TY)、Q5(XCN)、Q8(HT)、Q9(DJ)、Q11(WL)、Q21(CW)、Q28(BCXC),通过高通量测序分析菌群结构,结果表明筛得菌群多样性较高,且与驯化时间正相关。菌群多样性的代际分布特征为第5代<第9代<第12代。菌群趋于稳定,以变形菌门为优势。分枝杆菌属、假单胞菌属、潘多拉菌属、生丝微菌属、硫磺菌属、噬氢菌属、中慢生根瘤菌属、Steroidobacter、Ferrovibrio、博代氏杆菌属、罗尔斯通菌属均与三种PAHs的降解率相关。嗜甲基菌属、鞘脂菌属、假单胞菌属、分枝杆菌属、氮氢单胞菌属、未定义伯克氏菌属对苯并(a)芘的降解有重要作用。
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