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被苯酚污染的农田会导致粮食减产,作物甚至会因此死亡。同时,由于苯酚的污染,土壤微生物的群落结构及营养元素的组成也受到不同程度的影响。为了筛选出具有苯酚降解,并且具有促进植物生长的菌株来提高作物产量、改善作物品质、提升土壤肥力,研究其植物促生及苯酚降解的机理,实验采用苯酚诱导及促生能力鉴定的方法筛选合适的菌株,研究多功能菌的降解及促生机理,同时探索其植物促生和生物修复的效果,实验结果发现:
1.通过苯酚利用和促生能力鉴定的方法,实验筛选得到28株苯酚降解菌株,以及一株多功能菌株XTB-5。经鉴定,XTB-5与伯克氏菌属(Burkholderia)细菌的同源性较高,具有溶解难溶性无机磷(磷酸钙)、产ACC脱氨酶和铁载体的能力,同时,编码ACC脱氨酶的基因acdS也被扩增得到。理化性质研究发现,XTB-5的柠檬酸盐利用、葡萄糖发酵、明胶液化及接触酶实验均为阳性,淀粉利用及反硝化实验为阴性。通过16S rRNA序列构建进化树后发现,XTB-5与Burkholderia anthina的进化关系相近。
2.经过对XTB-5的促生能力发现,菌株对Pikovskaya培养基中难溶性无机磷的溶解效果较好,可以在一天内使培养基中可溶性磷含量达到最高值。根据XTB-5在ADF培养基中的生长曲线可知,菌株对1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的利用比较缓慢,OD600值需要经过约36h达到最高值。
3.通过苗穴实验对菌株的最佳促生浓度进行检测发现,菌株指数期发酵液经过80倍稀释后对蕹菜幼苗的促生效果比较好,因此实验选用该菌液稀释浓度作为后续实验的最佳促生浓度。进一步放大的盆栽实验发现,XTB-5对上海青和蕹菜具有较好的促生效果,植株的鲜重,根茎干重相比于对照组都有显著的提高,但是XTB-5对于上海青的促生效果相比于蕹菜的效果更好。田间试验的进一步证明了盆栽实验的结果,XTB-5对两种蔬菜的效果都有显著地效果。
4.通过对菌株的苯酚降解能力检测后发现,虽然高浓度苯酚的降解在无机盐培养基中出现了较长的延滞期,但是苯酚的降解仍然比较完全,苯酚去除率在各个苯酚浓度上均处在98%以上。然而苯酚在灭菌土壤中的降解效果没有在液体培养基中的好,250mg/kg的苯酚在土壤中需要经过约4天的降解周期,苯酚去除率约80%。更高浓度的苯酚(500mg/kg)没有观察到降解。
5.通过PCR扩增和酶催化实验发现,XTB-5苯酚的降解是通过邻苯二酚-2,3-双加氧酶(C23O),即meta-cleavage间位裂解途径降解。
6.根据修复实验发现,XTB-5对受苯酚污染土壤中种植的蕹菜具有较好的修复效果,尤其是与苯酚直接接触的根系的修复效果最为明显,说明菌株确实能够保护植物,抵抗苯酚的毒害作用,具有一定的应用价值和社会效益,可以运用在环境治理、农作物保护等领域。
1.通过苯酚利用和促生能力鉴定的方法,实验筛选得到28株苯酚降解菌株,以及一株多功能菌株XTB-5。经鉴定,XTB-5与伯克氏菌属(Burkholderia)细菌的同源性较高,具有溶解难溶性无机磷(磷酸钙)、产ACC脱氨酶和铁载体的能力,同时,编码ACC脱氨酶的基因acdS也被扩增得到。理化性质研究发现,XTB-5的柠檬酸盐利用、葡萄糖发酵、明胶液化及接触酶实验均为阳性,淀粉利用及反硝化实验为阴性。通过16S rRNA序列构建进化树后发现,XTB-5与Burkholderia anthina的进化关系相近。
2.经过对XTB-5的促生能力发现,菌株对Pikovskaya培养基中难溶性无机磷的溶解效果较好,可以在一天内使培养基中可溶性磷含量达到最高值。根据XTB-5在ADF培养基中的生长曲线可知,菌株对1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的利用比较缓慢,OD600值需要经过约36h达到最高值。
3.通过苗穴实验对菌株的最佳促生浓度进行检测发现,菌株指数期发酵液经过80倍稀释后对蕹菜幼苗的促生效果比较好,因此实验选用该菌液稀释浓度作为后续实验的最佳促生浓度。进一步放大的盆栽实验发现,XTB-5对上海青和蕹菜具有较好的促生效果,植株的鲜重,根茎干重相比于对照组都有显著的提高,但是XTB-5对于上海青的促生效果相比于蕹菜的效果更好。田间试验的进一步证明了盆栽实验的结果,XTB-5对两种蔬菜的效果都有显著地效果。
4.通过对菌株的苯酚降解能力检测后发现,虽然高浓度苯酚的降解在无机盐培养基中出现了较长的延滞期,但是苯酚的降解仍然比较完全,苯酚去除率在各个苯酚浓度上均处在98%以上。然而苯酚在灭菌土壤中的降解效果没有在液体培养基中的好,250mg/kg的苯酚在土壤中需要经过约4天的降解周期,苯酚去除率约80%。更高浓度的苯酚(500mg/kg)没有观察到降解。
5.通过PCR扩增和酶催化实验发现,XTB-5苯酚的降解是通过邻苯二酚-2,3-双加氧酶(C23O),即meta-cleavage间位裂解途径降解。
6.根据修复实验发现,XTB-5对受苯酚污染土壤中种植的蕹菜具有较好的修复效果,尤其是与苯酚直接接触的根系的修复效果最为明显,说明菌株确实能够保护植物,抵抗苯酚的毒害作用,具有一定的应用价值和社会效益,可以运用在环境治理、农作物保护等领域。