礦區(qū)鎘污染土壤生物修復過程中土壤微生物多樣性及工程菌的定量監(jiān)測.pdf

1、鎘是一種對生物有著嚴重危害的重金屬污染物，土壤中高濃度的鎘污染會對微生物的種群活性產(chǎn)生嚴重的抑制作用。湖北省大冶市銅礦區(qū)土壤受重金屬污染嚴重，銅、鎘含量均超標，其中銅屬輕度污染，鎘屬重度污染。在前期工作中，實驗室探討了接種微生物菌劑和施用秸稈對其進行生物修復。為檢測礦區(qū)鎘污染土壤生物修復過程中土壤微生物群落多樣性的變化，本研究采集礦區(qū)鎘污染土樣在實驗室進行盆栽試驗，利用Biolog微平板技術(shù)及DGGE技術(shù)評價了污染土壤中施用低、中、高量

2、稻草秸稈(施用量分別為5.2 t/ha、10.3 t/ha和23.2 t/ha)以及聯(lián)合施用低、中、高量秸稈與表面展示工程菌(X4/pCIM)對土壤微生物群落的影響。同時利用Real-time PCR對工程菌X4/pCIM進行了定量監(jiān)測。獲得的主要結(jié)果如下：
　　 1.Biolog實驗結(jié)果表明施用稻草秸稈和工程菌能夠改變土壤微生物群落組成，但對根際、非根際土壤微生物影響不一。低量秸稈提高了非根際土壤微生物群落的生理活性，抑制了根

3、際土壤微生物群落的生理活性。中量秸稈同時抑制根際及非根際土壤微生物群落的生理活性。高量秸稈抑制了非根際土壤微生物群落的生理活性，提高了根際土壤微生物群落的生理活性。而聯(lián)合施用秸稈與菌劑和單施秸稈相比，接種工程菌后，顯著提高了非根際土壤微生物群落的生理活性，顯著抑制了根際土壤微生物群落的生理活性。根據(jù)Biolog實驗數(shù)據(jù)進行多樣性指數(shù)指數(shù)結(jié)果分析，顯示施用低量秸稈提高了非根際土壤微生物群落的物種豐富度和均勻度，抑制了根際土壤微生物群落的豐

4、富度和均勻度。與之相反，施用高量秸稈抑制了非根際土壤微生物群落的物種豐富度和均勻度，提高了根際土壤微生物群落的豐富度和均勻度。施用中量秸稈對根際和非根際土壤微生物群落的豐富度和均勻度均有抑制作用。聯(lián)合施用低、中量秸稈及工程菌提高了非根際土壤微生物群落的物種豐富度和均勻度，抑制了根際土壤微生物群落的豐富度和均勻度。聯(lián)合施用高量秸稈及工程菌對根際和非根際土壤微生物群落的物種豐富度和均勻度均有提高作用。Biolog實驗數(shù)據(jù)的主成分分析結(jié)果揭示

5、了施用不同量的秸稈對土壤中非根際微生物群落的碳源利用效率無明顯影響，聯(lián)合施用低、高量秸稈及工程菌改變了土壤非根際微生物群落對不同碳源的利用效率。施用低、高量秸稈和聯(lián)合施用低量秸稈及工程菌改變了根際土壤微生物群落對不同碳源的利用效率，根際土壤微生物利用碳源的種類發(fā)生了轉(zhuǎn)移。
　　 2.DGGE克隆測序的結(jié)果表明，供試土壤中主要以不可培養(yǎng)的微生物為主。條帶6-2、3-3、7-2、10-1、9-1、7-1、3-1等7個基因序列屬于不可

6、培養(yǎng)的嗜酸菌，占58.33%；條帶10-2的基因序列屬于變形菌綱，占8.33%；條帶3.2、6-1等2個基因序列屬于環(huán)境樣品中的其他不可培養(yǎng)微生物，占16.67%；條帶4-2的基因序列屬于腸桿菌屬，占8.33%；條帶4.1的基因序列屬于地芽孢桿菌，占8.33%。其中，基因序列3-3在所有的供試土樣中都具有明顯的條帶，是良好的鎘抗性菌。
　　 3.Real-time PCR結(jié)果表明，經(jīng)120天的修復后工程菌的數(shù)量由初始接種量的10

7、8降低至103左右。在非根際樣品中，工程菌X4/pCIM在聯(lián)合施用中量秸稈及工程菌的樣品RS2+B中的定殖能力最好，為2797±176 CFU/g土，而工程菌X4/pCIM在聯(lián)合施用低、高量秸稈及工程菌的樣品RS1+B和RS3+B則分別為2483±210 CFU/g土和1870±109 CFU/g土，工程菌X4/pCIM在非根際各樣品中的數(shù)量均存在顯著差異(p<0.05)，施用中量秸稈顯著提高了工程菌X4/pCIM在非根際土壤中的定殖能

8、力，而施用高量秸稈會對工程菌X4/pCIM在非根際土壤的定殖產(chǎn)生抑制作用。在根際樣品中，工程菌X4/pCIM在聯(lián)合施用高量秸稈及工程菌的樣品RS3+BR中的定殖能力最好，為3967±247 CFU/g土，而工程菌X4/pCIM在聯(lián)合施用低、中量秸稈及工程菌的樣品RS1+BR和RS2+BR則分別為1639±190 CFU/g土和750±56 CFU/g土，工程菌X4/pCIM在根際各樣品中的數(shù)量均存在顯著差異(p<0.05)。施用低、高量