一株具有菲降解能力的根际促生细菌的分离筛选及特性开题报告

 2022-01-17 09:01

全文总字数:6450字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分,是人类赖以生存和发展的基础。我国土壤环境状况总体不容乐观,尤其在农业土壤和城市土壤中。据全国土壤污染状况调查公报(2014年4月)显示,我国土壤多环芳烃(pahs)的点位超标率为1.4%。植物可以吸收积累土壤中的pahs,并通过食物链的传递将严重危害动物与人的健康[1,2]。因此,解决污染区作物生产安全问题迫在眉睫。

植物-微生物联合修复土壤pahs污染是土壤生物修复研究的新领域[3]。该技术可以结合植物修复与微生物修复的优点,促进根际有机污染物的降解。植物可以直接吸收和矿化代谢土壤中的 pahs[4,5],其细胞组织脱落物和根系分泌物还为根际微生物提供了丰富的营养和能量,刺激根际特定微生物功能群落数量的增加以及共代谢作用达到降解pahs的目的[6,7]。另一方面,微生物能够降解或改变pahs的存在形态,减轻对植物的毒害,提高植物的耐受性[8]、促进植物对污染物的吸收转化。这种互利作用对持久性有机污染物pahs的去除具有重要意义。

根系吸收是植物吸收土壤中有机污染物的一个主要途径,根表是污染物被吸收的重要界面[9-11]。植物根际微生物中有许多细菌都是通过形成根表细菌生物膜的形式稳定存在于根际环境中,可以产生植物激素,促进作物增产,提高植物对矿物质的吸收[12],增强植物对根际有机污染物毒性效应的抵抗能力等作用[13]。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。

植物根际促生菌(pgpr)是一类定殖于植物根际系统,并能促进植物生长的细菌,其可通过产生如1-氨基环丙烷-1-羧酸(acc)脱氨酶 、3-吲哚乙酸 (iaa) 等途径,来帮助植物耐受多种非生物胁迫,包括污染物、干旱、盐分、肥力低下等[14]。据不完全统计,已发现包括假单胞菌和芬抱杆菌等20多个属的根表细菌具有防病促生潜能,在很多植物的根中占了绝对优势,可达60%—93%的比例。姚伦芳等( 2014) 研究表明,接种木霉和根瘤菌可有效地促进紫花苜蓿对土壤中 pahs 的降解,增加紫花苜蓿的生物量[15]。liu等( 2014) 从石油污染盐碱化土壤高羊茅根际分离到 1 株具有根际促生长活性的耐盐碱菌株 klebsiellasp.d5a,使高羊茅对石油烃的降解效率提高 16%[16]。宋立超等(2016)从多环芳烃污染的大港油田翅碱蓬根际分离到 1 株能以菲、芘为唯一碳源生长同时分泌 1-氨基环丙烷-1-羧酸(acc)脱氨酶的优势菌株planococcussp.可产生 3-吲哚乙酸(iaa),且具有溶磷能力。同时对菲、芘的降解具有较广泛的 ph 值和盐浓度适应范围[17]。鉴于此,利用促生功能菌株联合植物修复 pahs 污染土壤具有一定的应用潜力。

因此,从植物根际和根表筛选具有pahs降解功能的根际促生细菌并研究其降解和促生特性,可为利用根表功能细菌生物膜促进作物生长、减低作物pahs污染风险提供菌株资源。

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2. 研究的基本内容和问题

从长期受pahs污染区的植根表筛选出一株具有pahs降解功能的根际促生细菌,在此基础上,研究该根际促生细菌的降解特性和促生特性,可为利用根表功能细菌生物膜促进作物生长、减低作物pahs污染风险提供菌株资源,规避植物pahs污染风险。

采用富集培养的方法,从pahs污染场地采集植物样品(看麦娘)的根表分离筛选1株能以菲为唯一碳源同时分泌1-氨基环丙烷-1-羧酸(acc)脱氨酶的优势菌株,通过形态观察和16s rdna序列分析鉴定该菌株,并通过一系列实验探究该根际促生细菌的生长和降解曲线、不同环境条件对菌株生长和菲降解的影响、抗性及成膜能力。

拟解决的关键问题是具有pahs降解功能的根际促生细菌的分离筛选。

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3. 研究的方法与方案

研究方法:

pahs降解功能的根际促生细菌的分离筛选;根际促生细菌总dna的提取;根际促生细菌16s rdna pcr扩增及16s rdna 序列同源性分析;菌株生长和菲降解特性测定;菌株促生特性测定;菌株生物学特性的测定。

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4. 研究创新点

本研究从pahs污染场地采集污染土壤和植物样品,从植物根表分离筛选出具有pahs降解功能的促生细菌,并研究其降解和促生特性,可为利用根表功能细菌生物膜促进作物生长、减低作物pahs污染风险提供菌株资源。

目前关于减低作物pahs污染研究诸多,但研究既能减低作物pahs污染又促进作物生长的研究甚少,这正是本项目研究的创新之处。

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5. 研究计划与进展

2019年1月-2019年2月

1. 污染场地采样

2. 具有菲降解能力的根际促生细菌的分离筛选

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