nC60對反硝化菌生長及代謝能力的影響探究.pdf

1、在過去的10年里,納米技術(shù)有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展。納米材料和納米產(chǎn)品日趨豐富的同時,越來越多的人開始擔(dān)憂納米材料可能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的潛在影響。因此,納米材料的生物學(xué)效應(yīng)的研究工作也逐漸展開。富勒烯(C60)作為一種典型的納米材料在實際中有較為廣泛的應(yīng)用。據(jù)Frontier Carbon Corporation估計,每年大約有10 t的C60的排放到土壤、大氣和水體中。C60在水中以粒徑為5~500 nm的聚集體(nC60)形式存在,是 C6

2、0在環(huán)境中最常見的存在形式之一。nC60對真核細(xì)胞和原核細(xì)胞均可產(chǎn)生毒性效應(yīng)。對于原核生物而言,較為一致的看法是nC60可抑制細(xì)菌的生長,如對E.coli K12、Bacillus subtilis等的生長具有明顯抑制作用。然而,nC60的生物學(xué)效應(yīng)仍存在較大的爭議。一些研究表明 nC60能增加E.coli AMC198的存活率,且并不影響例如Aeromonas sp.等微生物的生長。因此,nC60的生物學(xué)效應(yīng)可能受多個方面的影響。nC

3、60對微生物生長及代謝影響會隨著受試菌株的選擇不同而表現(xiàn)出不同的作用效果。本實驗選擇一個反硝化菌群和從該菌群中分離的純培養(yǎng)物為研究對象,從群落結(jié)構(gòu)、純培養(yǎng)物的生長代謝兩個方面來評估nC60對細(xì)菌及群落的影響。實驗結(jié)果表明nC60的生物學(xué)效應(yīng)很大程度上受環(huán)境因素的影響。在有氧偏酸條件中,nC60能顯著改變菌群的結(jié)構(gòu)。群落中 Geobacillus sp.的豐度因 nC60的加入而降低,而 Acidovorax sp.、Cloacibact

4、eria sp.和Bacillus sp.的豐度因nC60的加入而增高。這個現(xiàn)象表明nC60可能即可以抑制某些菌的生長,同時也能促進(jìn)另外一些菌的生長。利用細(xì)菌純培養(yǎng)物探究nC60生物學(xué)效應(yīng)的實驗中發(fā)現(xiàn),Brucella sp.的生長不受nC60的影響,但 nC60可抑制 E.coli的生長速率并降低其平臺期的生物量。而對于Bacillus cereus來言,0.5~9 mg L-1的nC60可增加其平臺期的生物量,表現(xiàn)出促進(jìn)其生長的效果

5、。當(dāng)nC60濃度小于3 mg L-1時,這種生長促進(jìn)效應(yīng)會隨著濃度的的增加而增強。當(dāng)nC60濃度大于7 mg L-1時,促進(jìn)生長的作用效果隨濃度的增加而減弱。在蛋白表達(dá)方面,高濃度的nC60可顯著提高Bacillus cereus胞內(nèi)的SOD活力,從115 U mL-1提高到130 U mL-1。nC60對Bacillus cereus的反硝化能力亦有顯著的影響。加入5 mg L-1的nC60之后,硝酸鹽的降解率由35％提高到55%,同