密旋链霉菌Act12强化雪里蕻修复Cd、Zn污染土壤及其机理研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:asdlinux
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
植物修复被认为是一种环境友好、美观、非侵入性、节能且经济有效的技术。如何强化修复植物吸收重金属或者提高其生长速度/生物量成为国内外科研工作者所探索的一个热点问题。向重金属污染土壤中接种微生物强化植物提取过程的工作引起了研究者的广泛关注。然而,放线菌作为土壤中三大微生物类群之一,常被用于植物促生和病虫害生物防治方面的研究,而关于其应用于土壤修复的研究鲜有报道。本论文通过系统地对雪里蕻的Cd、Zn耐受性及富集特性、菌肥复合强化雪里蕻修复Cd、Zn污染土壤(植物生理生化响应、土壤理化性质、微生物群落及修复效率)和Act12强化植物修复技术初步机理进行研究,为雪里蕻修复Cd、Zn污染场地提供基础理论依据,为土壤重金属微生物强化植物修复技术提供科学技术参考。主要研究结果如下:(1)通过不同浓度梯度Cd、Zn胁迫下雪里蕻种子萌发及不同栽培方式下(土培和砂培)雪里蕻生长试验对雪里蕻Cd、Zn的耐受性及富集转运特性进行了研究。结果表明,雪里蕻种子发芽率受到Cd、Zn胁迫的抑制,在18.3~37.8%之间;低浓度的Cd、Zn胁迫一定程度上促进了雪里蕻侧根的生长,但随着Cd、Zn浓度的不断升高雪里蕻生物量呈持续降低趋势;雪里蕻植株内Cd、Zn含量随生长基质中Cd、Zn浓度的增加呈线性增长趋势。土培雪里蕻植株内Cd、Zn的最高富集浓度分别为79.9和3318mg kg-1,而砂培雪里蕻植株内Cd、Zn的最高富集浓度分别为129和5195mg kg-1;雪里蕻对Cd、Zn具有较强的耐受性和富集转运能力,具有修复Cd、Zn污染土壤的潜力。(2)研究了不同浓度的EDTA单施或与柠檬酸(CA)和草酸(OA)联合强化雪里蕻植物提取的效率。结果表明,土壤中Cd和Zn的有效性因螯合作用而提高;雪里蕻中Cd和Zn的含量分别比对照提高了1.70、2.15倍(茎叶)和1.93、2.70倍(根系),然而植物茎叶和根系干重显著降低,分别为4.13~9.91和0.21~0.77g pot-1;螯合剂处理提高了雪里蕻苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶的活性,而降低了过氧化物酶的活性;总的来说,采用螯合剂的施用提高了雪里蕻修复冶炼厂污染土壤的效率,其顺序为:EDTA>EDTA+CA≈EDTA+OA>CK。(3)研究了施用Act12和堆肥对土壤肥力、Cd/Zn有效性及对雪里蕻植物提取效率的影响。结果表明,堆肥的施用相比对照降低了土壤p H值,同时显著提高了土壤的电导率(7.0倍)、速效磷(10.8倍)、有效钾(2.81倍)、溶解性有机碳(5.22倍)、有机质(4.93倍),与土壤脲酶(4.39倍)、脱氢酶(45.0倍)和碱性磷酸酶(123.9倍)的活性;Act12的接种提高了土壤的肥力,并提高了土壤中Cd和Zn的溶解性,从而提高了植物对Cd和Zn的吸收;复合施用堆肥和Act12具有协同作用,能够显著提高植物提取效率,Cd和Zn的金属提取量相比对照最高分别提高了9.64和11.4倍。(4)盆栽试验条件下,接种Act12后雪里蕻生物量和叶绿素含量均有所提高,而硫处理后茎叶鲜重、叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了57.8%、38.2%和40.7%;硫的施用促进了丙二醛的产生,比对照提高了18.4~33.6%,过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性均得到提高,而过氧化氢酶活性在Act12处理下受到抑制;硫与Act12联合施用显著提高了地上部和根系中Cd和Zn的浓度,而各处理下金属提取量的大小顺序为:Act12>对照>Act12+硫;Act12接种显著提高了土壤脲酶(20.4%)和脱氢酶(58.5%)活性,而降低了碱性磷酸酶(68.0%)活性(P≤0.05);土壤小分子有机酸产量由高到低依次为甲酸>草酸>苹果酸>丙酸;根际土壤细菌群落的组成在门和属的分类上变化趋势一致,硫处理提高了变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)以及硫杆菌属(Thiobacillus)(12.3倍)、假单胞菌属(Pseudomonas)(2.47倍)和地杆菌属(Pedobacter)(1.03倍)的相对丰度。(5)盆栽试验条件下,Act12联合Hoagland营养液、腐殖酸和泥炭能够显著提高雪里蕻叶绿素和可溶性蛋白含量,从而促进植物生长;多酚氧化酶和过氧化物酶的活性分别比对照降低了28.2~41.4%和15.2~59.4%,而过氧化氢酶活性则随着Hoagland营养液和腐殖酸的添加而降低;金属提取量反映植物提取效率由大到小顺序为Act12+Hoagland营养液>Act12+泥炭>对照>Act12+腐殖酸;Hoagland营养液、腐殖酸和泥炭处理下土壤酶活性分别比对照提高了0.53~0.62倍(脲酶)、2.11~5.68倍(脱氢酶)和1.21~4.69倍(碱性磷酸酶);高通量测序共发现9个门和20个属为根际土壤优势细菌,其中变形菌门(Proteobacteria)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)相对丰度最高,而疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺菌属(Nitrospira)相对丰度最低。(6)Act12发酵液处理下雪里蕻种子的发芽率从37.8%提高到50.0%,雪里蕻茎叶生物量比对照有所增加,而对于根系发育的促进作用尤为显著,其主根和侧根面积和长度增加明显;随着Cd、Zn胁迫浓度的不断升高,Act12发酵液处理下雪里蕻种子的发芽率先升高(在Cd 5mg L-1、Zn 250mg L-1处理下达到最高,为63.3%)后降低,表明Act12发酵液提高了雪里蕻种子对于Cd、Zn胁迫的抗性;Act12发酵液对污染土壤中的Cd、Zn的浸提能力优于液体培养基,但次于1M NH4OAC溶液,表明Act12可提高土壤中Cd、Zn生物有效性。综合以上研究认为,密旋链霉菌Act12是一株颇具研究潜力的Cd、Zn污染土壤的生物修复剂,菌肥复合施用可在Cd、Zn污染土壤雪里蕻植物修复中发挥安全有效的强化作用。
其他文献
研究目的:基于仿生细胞膜的纳米载药系统由于具有多种良好的特性,已被广泛用于多种治疗用途。但是,目前研究主要集中在单细胞膜仿生纳米体系。多功能同时融合不同膜类型的纳
我国调整建筑设计的规程规范众多,同时目前我国主流的建筑设计过程为建筑方案设计与相关规程规范逐条比对进行修改,从而最终达到满足建筑设计要求的目的。该设计过程对于经验
20世纪80年代,以线性时间为单位的传统叙事学无法再满足作家在面对社会新问题时所产生的的创作要求,传统的文学叙事开始走向僵化,越来越多作家开始寻找新的叙事方法和叙事策略,以增加文学作品的表现力。为了打破僵局,于是越来越多作家尝试有意识地将空间作为新的叙述角色纳入叙事之中,由此空间叙事作为一种叙事手法进入叙事领域。而专门研究这种叙事的理论,就是空间叙事学。空间叙事学研究的是如何通过空间的多维性、灵活
学位
打赢脱贫攻坚战与实施乡村振兴战略都是党的十九大对全面建成小康社会和实现"两个一百年"奋斗目标所做出的重大决策部署。摆脱贫困是前提,振兴发展是保障,巩固拓展脱贫攻坚成
写字教学是语文教学中一项重要组成部分。通过一定的写字教学,可以增强学生的写字能力,培养良好的非智力因素,并从各方面提升综合素质。同时,写字教学是第一学段的教学重点,贯穿了整个义务教育阶段。因此,针对低年级的写字教学理应受到重视。为了解小学低年级写字教学现状以及学生写字现状,笔者通过对已有研究的学习,并参考了专家与一线教师的建议,编制了分别面向教师与学生的调查问卷与访谈提纲。学生调研对象为昆山市三所
学位
浙江省是民营经济大省,小微企业遍地开花、生机勃发,成为浙江省经济社会发展的优势所在、潜力所在、动力所在。近年来,浙江省大力推进小微企业园建设,以此作为突破小微企业发
目的:先天性小耳畸形是一种严重的出生体表缺陷,其中大部分患者是散发的非综合征型小耳畸形患者,针对其病因学的研究较少。本研究以非综合征型小耳畸形患者作为研究对象,在转
工业机器人作为典型的机电一体化产品,涉及到机械工程、电子技术、计算机技术、力学等多个学科的知识,经过几十年的发展历程,已经在现代化生产制造生活中发挥着重要的作用。机器人动力学研究和分析的是作用在机器人上的力和力矩与机器人关节位置等之间的关系。要想提高机器人的分析精度,必须建立起准确的动力学模型。获取模型中包含的动力学参数的过程即为参数辨识。本文采用的整体辨识法是参数辨识研究中最常用的方法。主要研究
对外汉语教学中,如果只有语言技能的学习,缺少中国文化的熏陶,容易出现跨文化交际障碍,对外汉语教学既要重视语言技能的培养和训练,也不可忽视文化内涵的提升。我国古诗词的特殊之处就在于,在语言技能与文化内涵两方面,使学生能够更为全面地学习中国的语言文化知识。在对外汉语高级阶段进行古诗词教学,对激发学生对于中华文化的兴趣以及提升汉语学习效果具有重要意义。古诗词是非常宝贵的教学资源,现如今对外汉语古诗词教材
无人作战是信息化战争形态高级阶段下的一种典型作战形式,无人作战指挥控制与作战协同是其中的关键问题。文章就此问题展开了深入研究,从人与机之间关系、人在回路的位置等方