产硫化氢细菌相关基因的代谢通路及差异分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1、国内外研究概况：

近年来的研究表明，无论从毒害大小或是蓄积作用来看，重金属cd造成的土壤污染已经成为了继hg、pb之后危害最大并且最为广泛的环境污染之一，它广泛分布于地壳中, 平均浓度约为0.1 mg/kg^[1]。cd污染问题已经成为世界性不可避免的难题，大如引发普遍关注的日本“骨痛病”,小到cd在生态系统中通过生物富集渐渐毒害人体健康^[2]。离子态的水溶性cd能为作物所吸收, 对生物危害大, 而非水溶性cd不易迁移，难以被植物吸收。土壤和水体中cd的可溶部分被根植于污染土壤的植物吸收后，通过生物富集作用对生态系统中各个层次的生物产生影响，最终毒害人体。cd胁迫会严重危害植物的生长发育，当土壤中cd含量超过一定值，植物的健康状况受到影响。高浓度cd使植物体内代谢紊乱，生长受到抑制，线粒体及叶绿体受到较大破坏，植物的呼吸作用和光合作用的效率降低^[3]。崔振等^[4]的研究表明，随镉添加量的增加,柽柳和银水牛果的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均表现显著降低趋势。同时，作物的光合作用受到影响，产量也会下滑。

重金属cd的污染治理包括有农业修复、化学修复、生物修复等^[5]。但是，化学修复和施用化肥和有机肥的农业修复易造成土壤二次污染，而生物修复则绿色环保安全有效，社会生态综合收益高。在生物修复中，利用植物根际促生菌（pgpr）来减轻重金属对作物危害也是研究热点^[6]，如利用耐重金属芽孢杆菌作为促生菌阻控辣椒果实积累cd、pb^[7]。细菌产生h₂s的现象早已被发现，其产生途径主要有两条，一是通过降解利用半胱氨酸产生，二是通过厌氧呼吸产生，且前者产量较大，是h₂s的主要产生方式^[8]。一些研究发现细菌产生的h₂s可以与重金属离子如cd、cu、fe、pb、hg等反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀，从而去除。夏丽等的研究中功能细菌降低叶菜中重金属含量可能与细菌产h₂s有关^[9]。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

本研究基于产h₂s细菌利用含硫氨基酸半胱氨酸所产生的h₂s，与环境中的cd反应生成沉淀cds，并观察含cd水培条件下加入该菌后黑麦草生长状况及在根部的定殖情况，以探究产h₂s细菌减少黑麦草对cd的吸收机制。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

技术路线：

实验方案：

4. 研究创新点

特色或创新之处：

1．cd污染处理目前以化学处理居多，本课题采用生物修复中的微生物修复，让细菌生长中利用含硫的半胱氨酸产生h₂s沉淀环境中的cd，降低其生物有效性，为重金属污染治理提供参考。

2.拟处理植物为黑麦草，其具有重要的栽培价值，本课题可以为牧草的安全生产提供参考。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展：

1. 2020.01-04

检索相关文献查阅资料，了解本次实验中所要采用的实验材料以及实验方法，设计出较为具体的实验方案。