重金屬脅迫下農(nóng)業(yè)土壤根際微生物的群落結構和多樣性的變化.pdf

1、土壤是人類賴以生存的最重要的環(huán)境自然資源之一，對生態(tài)環(huán)境質量和人類健康都有著十分重要的意義。由于重金屬引起的相關的新興環(huán)境問題，顯著的增加了人們對于在工業(yè)區(qū)附近的農(nóng)田土壤質量的關注。農(nóng)田土壤污染對人類的危害極大，不僅可以直接導致糧食減產(chǎn)，而且通過食物鏈影響人類的健康。此外，土壤污染物通過地下水及污染物轉移構成人類多個層面上的不良脅迫和危害。研究長期暴露在重金屬污染下的農(nóng)業(yè)土壤微生物的功能對于農(nóng)田土壤的利用有著非常重要的意義。本實驗取自湖

2、南省株洲工業(yè)園區(qū)附近農(nóng)田土壤作為研究對象，本文具體研究內(nèi)容及成果包括以下兩個部分內(nèi)容:
　　第一部分，從重金屬污染的農(nóng)田土壤樣品中，篩選出高耐受Cd2+的細菌和真菌菌株，并進行種屬鑒定。首先土壤樣品在液體培養(yǎng)基中按著10-1、10-2、10-3、10-4、10-5一系列濃度梯度進行適當?shù)南♂尯?，分別接種在細菌和真菌的培養(yǎng)基上。在恒溫搖床上對土壤中存在的耐受重金屬微生物進行馴化和篩選，然后將得到的對Cd2+耐受性最高的液體培養(yǎng)基中的

3、微生物（細菌和真菌）作為菌源，在瓊脂平板培養(yǎng)基上多次進行劃線分離（傳代3-4代），倒置培養(yǎng)，并在顯微鏡下進行形態(tài)觀察，然后對其進行分子生物學鑒定，通過對其進行生物信息學分析，用以鑒定耐Cd2+細菌和真菌。經(jīng)對重金屬污染的農(nóng)業(yè)土壤進行耐Cd2+菌種分離研究發(fā)現(xiàn)，細菌對Cd2+的耐受能力較真菌要強些，細菌對Cd2+最高耐受質量濃度可達到3000mg·L-1。真菌對Cd2+的耐受性較差，最高耐受質量濃度為2000 mg·L-1。分別選取一株對

4、Cd的耐受性最高的細菌和真菌，對其進行分子生物學鑒定，分離并擴增16S rDNA和18S rDNA基因序列，然后對其進行生物信息學分析，在Genebank上面進行同源性比對，結果顯示分離得到的耐Cd2+真菌菌株可能為鞘腐敗病病原菌屬，耐Cd2+細菌菌株可能為假單胞菌屬。本實驗豐富了耐Cd2+細菌和真菌種屬信息，為后續(xù)重金屬污染修復研究提供高效的菌株資源。
　　第二部分，研究湖南省株洲工業(yè)園區(qū)附近農(nóng)田根際土壤中幾種重金屬對微生物生物

5、量、微生物活性、微生物的豐度和微生物群落組成的潛在影響。首先測定土壤理化參數(shù)和物種參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行分析。皮爾森相關性結果表明，土壤的有機碳(SOC)與各種重金屬濃度顯示顯著的正相關，而重金屬污染極大的抑制了脫氫酶活性(DHA)。重金屬和與土壤呼吸顯示負相關，而與微生物生物量(MBC)之間沒有相關性。定量PCR(QPCR)和聚合酶鏈梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)分析結果表明，重金屬污染大大減少了細菌和真菌的豐度，同時也改變了他們的群落結

6、構。手動選擇的RDA分析結果表明，SOC、Cr和Cd與土壤細菌群落的更替顯著相關(p＜0.005)，分別解釋了26.9％(p=0.002)、6.8％(p=0.002)和7.9％(p=0.005)的土壤細菌群落組成;Cr、SOC和Cu與土壤真菌群落的更替顯著相關(p＜0.005)，分別解釋了16.9％(p=0.002)、15.3％(p=0.002)和9％(p=0.005)的土壤真菌群落組成。通過結合不同的環(huán)境參數(shù)，它將促進更好的理解重金屬