1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
我国有机污染土壤面积庞大。土壤中的有机污染物能够被植物吸收,并可通过食物链富集,进而威胁人群健康[1-4]。弄清环境条件对植物吸收有机污染物的影响及机理,可以为规避农作物有机污染风险从而在污染区生产安全的农产品提供科学依据[1, 5] 。
根系是植物吸收土壤中有机污染物的一个主要途径,根表则是污染物吸收的重要窗口[6-8]。自然条件下,大多数根际细菌可通过成膜作用在植物根表形细菌生物膜[9],以协助植物抵抗外界的不良环境或促进植物生长[10]。有机污染物在被植物根系吸收的过程中,多需经过根表细菌生物膜这一特殊界面。
有关植物对有机污染物的吸收作用国内外已进行了较系统的研究,包括植物对有机污染物的吸收积累、体内传导、体内代谢以及亚细胞分配等[5, 11, 12]。一系列的研究结果表明,植物吸收土壤中有机污染物的主要途径由根系进行[6-8],多种有机污染物如农药、多环芳烃(pahs)、多氯联苯(pcbs)等皆可被植物根系吸收并在根部组织中累积[5, 8]。根表是植物根系与土壤的界面,是植物吸收有机污染物的重要窗口。细菌生物膜是附着在载体表面或不同介质界面的高度组织化、系统化的微生物膜性聚合物,是细菌在自然环境中普遍存在的一种生存方式[13]。研究表明,多数根际细菌可在植物根表形成细菌生物膜[14]。一些根际细菌在植物根表形成的细菌生物膜具有促进植物生长[15],增强植物对根际有机污染物毒性效应的抵抗能力等作用[16]。sarand等[17]从欧洲赤松根表生物膜中分离出1株pseudomonas fluorescens,该菌能够有效地降解甲基苯甲酸酯和二甲苯。villacieros等[18]将菌株burkholderia sp. lb400中的多氯联苯(pcbs)降解基因bph克隆到可在多种植物根表定殖的菌株pseudomonas fluorescens f113体内,使其能够在植物根表定殖形成细菌生物膜,从而有效地降解根际环境中的pcbs。由此推测,利用根表细菌生物膜对根际有机污染物的隔离和降解作用有望降低植物体内有机污染物的含量。
2. 研究的基本内容和问题
系统地阐明pahs污染对植物根表成膜细菌群落结构的影响,在此基础上,综合地分析利用根表功能细菌生物膜调控植物吸收pahs 的可行性,有助于从植物根表分离筛选出具有pahs降解功能的成膜细菌,规避植物pahs污染风险。
研究pahs 污染下根表细菌生物膜的群落结构和种群特性。从长期受pahs污染的场地采集了距污染源不同距离的土壤和植物(车前草(plantago depressa willd)和狗尾巴草(setaria viridis (l.) beauv))样品,全面分析了供试样品中pahs的含量,并利用pcr-dgge(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)技术探究了不同pahs污染强度下根表成膜细菌的群落结,明确根表成膜细菌的种类、数量以及在植物根表的分布特征。
拟解决的关键问题是探究pahs污染对植物根表成膜细菌群落结构的影响。
3. 研究的方法与方案
研究方法:
土壤和植物样品中pahs的测定;根表成膜细菌总dna的提取;土壤和根表成膜细菌16s rrna基因v3区的pcr扩增;细菌16s rrna基因v3区的dgge分析;特异条带克隆与序列分析。
实验方案:
4. 研究创新点
特色或创新之处:
本研究从PAHs污染场地的不同区域(重污染A即排污口、中污染Z即距排污口15~20 m、轻污染Q即距排污口30~35 m)采集污染土壤和植物样品,利用PCR-DGGE技术分析了不同PAHs污染强度对植物根表成膜细菌群落结构多样性的影响,进而为从植物根表分离筛选出具有PAHs降解功能的成膜细菌提供理论基础,并为利用根表成膜细菌调控植物体内PAHs的吸收积累提供理论依据。研究PAHs对植物根表成膜细菌群落结构的影响,有助于从植物根表分离筛选出具有PAHs降解功能的成膜细菌,并利用其在植物根表形成的细菌生物膜减低植物对PAHs的吸收积累,从而规避植物PAHs污染风险。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展:
2014年12月-2015年2月
1.污染场地采样
