论文部分内容阅读
由于矿产资源的过度开采利用,重金属污染已经对环境造成严重危害。微生物修复重金属污染土壤作为一种新兴原位修复技术,因其环境影响小、效率高、费用低等优点在治理环境污染中越来越受到重视。微生物通过对土壤中重金属进行固定、移动或转化以减少其对环境的毒害作用,从而达到生物修复的目的。本文选取湖南省株洲矿区苎麻根际土壤作为研究对象。旨在了解湖南省株洲矿区苎麻根际土壤环境中的微生物状态,深入探究该重金属污染区微生物资源及生物多样性,以期丰富微生物资源库,揭示微生物多样性与生物修复重金属污染的关系。而且可筛选高效抗重金属细菌,为重金属污染土壤苎麻-根际细菌联合修复重金属污染土壤提供理论依据。本文研究内容主要包括如下两部分:(1)苎麻根际土壤细菌多样性分析采集湖南株洲矿区的苎麻根,收集根部土壤,抽提总DNA,通过27F和1492R引物进行16SrDNA扩增,扩增产物连接pMD18-T载体,转化大肠杆菌,得到根部土壤细菌的16SrDNA克隆文库。随机选择97个阳性克隆子,抽提质粒,使用载体通用引物扩增16SrDNA,通过HaeⅢ,MspⅠ酶切分析后,根据酶切图谱选择不同条带送至测序公司测序。16S rDNA序列系统发育分析显示苎麻根部土壤细菌主要包括变形菌门(Proteobacteria,43.30%)、芽单胞菌门(Gemmatimonadete,18%)和放线菌门(Actinobacteri,12.37%)三大类群。其中变形菌门(Proteobacteria)又包括α变形菌门(α-Proteobacteria,8.24%),β 变形菌门(β-Proteobacteria,20.61%),γ 变形菌门(γ-Proteobacteria,11.34%),δ 变形菌门(δ-Proteobacteria,3.09%)四个纲。另外,文库中还包括疣微菌门(Verrucomicobia,4.12%),拟杆菌门(Bacteroidetes,2.06%),浮霉菌门(Planctomycetes,3.09%),酸杆菌门(Acidobacteria,6.19%)。多样性指数分别为:Shannon指数为4.1,Simpson指数为0.98,均匀度指数为0.89。通过系统发育树可以看出苎麻根部土壤具有丰富的细菌多样性。其中有部分细菌克隆序列与相似序列相似度很低,表明该重金属污染环境中存在较多未知新类群或菌种,有待进一步开发利用。(2)抗重金属细菌的分离与鉴定通过镉离子压力富集筛选,最终从根际土壤中分离获得6株细菌,编号分别为:JJ1(Chryseobacterium indoltheticum)、JJ2(Cupriavidus oxalaticus)、JJ10(Pseudomonas helmanticensis)、JJ11(Bacillus mycoides)、JJ15(Bacilluss almalaya)和 JJ18(Acinetobacter tjernbergiae)。序列比对与系统发育分析表明其中JJ1为黄杆菌门(Flavobacteria),JJ2、JJ10、JJ18 为变形菌门(Proteobacteria),JJ11、JJ15 为厚壁菌门(Firmicutes)。通过重金属抗性实验,菌株对4种重金属离子的耐受程度总体呈Pb2+>Zn2+>Cu2+>Cd2+趋势,其中Cd2+的最大耐受性可达200mg/L,Pb2+的最大耐受性达1600mg/L,Zn2+的最大耐受性达600 mg/L,Cu2+的最大耐受性达265 mg/L。表明这些菌株有较强的抗重金属能力。结合重金属的耐受性和不同pH、盐度下的生长状态,菌株JJ1,JJ10和JJ15有较强的土壤环境适应性,可以作为试验材料应用于重金属污染土壤的生物修复研究,为利用微生物治理重金属污染土壤提供了候选资源。