抗铬菌株的筛选鉴定及其对麦田铬污染土壤修复效应研究.pdf

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1、SCREENINGANDIDENTIFICATl0N0FRESISTANTSTRAINSANDREMEDIATIONOFCHROMIUMPOLLUTl0NINWHEATFIELDSOILADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByHuYongjuanSupervisor：Prof．ShaoYunPr

2、of．WangHaiLeiMay,2014摘要随着现代工业、农业、交通运输业的迅速发展，土壤重金属污染越来越严重，土壤中的重金属不仅影响农作物的生长，降低农作物的产量和品质，而且还会通过食物链危机到人类的健康和生命。因此治理土壤重金属污染，已成为亟待解决的问题。而微生物修复技术作为一种高效的生物修复技术，在治理重金属污染方面颇具有潜力。首先，本研究通过驯化、筛选和分离技术，从污染的土壤中获得两株对铬具有较高抗性的菌株A和B，它们对cr3+的最高抗性分别为450mg／L和500mg／L，对Cr6+的最高抗性分别为20

3、0mg／L和220mg／L。菌株A是革兰氏阳性两端钝圆的短杆菌，有芽孢，菌落乳白色、圆形或近似圆形、表面光滑湿润、边缘不整齐、质地软、稍有光泽，其生理生化特性与芽孢杆菌属相似；经16SrDNA序列分析表明菌株A与GenBank中的蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)的相似性最高达99％，故将A鉴定为蜡状芽孢杆菌。菌株B菌落疏松，呈棉絮状，最初呈白色，后变成灰褐色，2d内长满整个平板，在显微镜下观察，孢子囊呈球形，有假根，孢子呈球形或近似球形，其形状、大小不等；经18SrDNA序列分析表明菌株B与米根霉(Rh

4、izopusoryzae)类群的相似性达到了99％，故将B鉴定为米根霉。对抗铬菌株A和B的生长条件进行研究，结果表明菌株A和B的最适pH均为7；最适温度均为30℃；最佳装液量均为80一100mL(250mL摇瓶)；在Cr3+初始浓度为100、200、300、400和500mg／L时，菌株均能生长，但高浓度的Cr3+对菌株的生长有一定的抑制作用。对菌株A和B对Cr3+的生物吸附进行研究，结果表明在培养时间一定时，随着Cr3+初始浓度的增加，菌株对cr3+的吸附率减少，而生物吸附量则逐渐增大；在C，初始浓度一定时，随着

5、培养时间的延长，菌体对C，的吸附率呈现出先增加后减少的趋势，这与生物吸附量的变化趋势基本一致。其次，采用水培试验方法分别研究了抗铬菌株Bacilluscereus和Rhizopusoryzae对Cr3+胁迫下小麦幼苗生长、各部分镉积累量以及对小麦幼苗叶片几项生理生化指标的影响。结果表明：C，+对小麦幼苗的生长有抑制作用，且随着处理液Cr3+浓度的增加，抑制作用越明显。抗铬菌株菌悬液的加入，使小麦生长受到Cr3+胁迫的抑制作用有所缓解，其中小麦叶长、根长及其干重都有不同程度的增加。叶和根系铬积累量随处理液cr3+浓度

6、的增加而增加，且根系铬积累量>叶铬积累量。加入抗铬菌株菌悬液后，小麦幼苗叶和根系铬积累量与未加菌组相比都有一定程度的降低。Bacilluscereus的加入使小麦幼苗叶和根系铬积累量的降低幅度分别为8．87％～15．21％和2．76％～11．32％；Rhizopusoryzae的加入使小麦幼苗叶和根系铬积累量的降低幅度分别15．63％～24．67％和1．84％～18．20％。在Cr”胁迫下，小麦幼苗叶片中MDA含量随处理液中cr3+浓度的增加而增加；根系活力、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量的含量均随处理液中Cr3+

7、浓度的增加而降低；而TSOD和POD活性均随处理液中Cr3+浓度的增加呈先升后降的趋势。加入抗铬菌株菌悬液后，小麦幼苗叶片MDA含量有所降低，根系活力和三种叶绿素含量都有一定程度的升高，SOD和POD活性在一定程度上有所恢复。再者，针对抗铬菌株对铬污染土壤的修复效果的研究，本试验采用温室盆栽的方法，以小麦为供试植物，Bacilluscereus和Rhizopusoryzae为供试菌株，研究在外源铬污染条件下，这两菌株不同配比处理下对小麦生长及富集铬的影响，以确定菌株的最佳配比。在最佳配比前提下，研究接入不同质量的混

8、合菌剂对小麦生长及富集铬的影响，以确定混合菌剂的最优添加量。在最佳配比、最优添加量的基础上研究了抗铬菌株对不同铬污染水平下的修复效果。主要研究结果为：(1)在Bacilluscereus和Rhizopusoryzae这两菌株不同配比处理下，小麦的生长情况较空白对照都要好；土壤有效态铬含量和小麦地上部、地下部的铬含量与空白对照相比均有不同程度的降低；土壤总铬含