【摘 要】
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多环芳烃是我国农田土壤中主要有机污染物之一,具有三致效应(致畸、致癌、致突变),被农作物吸收后可进入食物链,对人体健康造成威胁。绿色安全的微生物修复技术受土壤环境因素影响显著,存在效率低的突出问题。来源于植物根部分离的降解菌更容易利用根系及其分泌物获得空间保护和营养物质,从而更好的发挥降解功能。此外,土壤多环芳烃污染胁迫可导致植物生物量和质量降低。为不影响农业生产,在有限的耕地中既要实现污染土壤的
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多环芳烃是我国农田土壤中主要有机污染物之一,具有三致效应(致畸、致癌、致突变),被农作物吸收后可进入食物链,对人体健康造成威胁。绿色安全的微生物修复技术受土壤环境因素影响显著,存在效率低的突出问题。来源于植物根部分离的降解菌更容易利用根系及其分泌物获得空间保护和营养物质,从而更好的发挥降解功能。此外,土壤多环芳烃污染胁迫可导致植物生物量和质量降低。为不影响农业生产,在有限的耕地中既要实现污染土壤的修复,还要保证作物产量。已报道的兼具多环芳烃降解和植物促生能力的微生物较少。苯并[a]芘是多环芳烃中毒性最大的一种强烈致癌物,在水体、土壤和作物中都容易残留。本论文利用实验室前期从水稻根表筛选获得的高效苯并[a]芘混合降解菌,探究其在实际污染土壤中降低水稻体内苯并[a]芘的积累及促进水稻生长的机制,主要研究结果如下:(1)探究了该降解菌的植物促生能力,结果表明,其具有产吲哚乙酸、溶磷、产铁载体和固氮等多重植物促生特性,并且在水稻根表具有良好的定殖能力,在无污染土壤栽培体系下能够促进水稻生长,与接种灭活降解菌相比,‘越光’、‘秋光’和‘盐丰47’三个水稻品种的株高分别提高了14.84%、21.51%、15.83%,根长分别提高了64.48%、22.37%、52.01%,生物量最高增加了70.21%、38.71%、86.05%。(2)进一步探究了降解菌在含有不同浓度苯并[a]芘(10 mg/kg、50 mg/kg和100 mg/kg)的人工老化土壤中对水稻生长的促进效果以及对土壤中苯并[a]芘的降解能力。结果表明,降解菌可增强水稻抵抗苯并[a]芘污染胁迫的能力,不仅提高了水稻根际土壤苯并[a]芘的降解效率,分别为75.20%(10 mg/kg)、58.09%(50 mg/kg)、55.41%(100 mg/kg);还降低了苯并[a]芘在其根表和组织中的积累,‘越光’、‘秋光’和‘盐丰47’根表分别降低了30.61%-41.66%、28.86%-58.53%、48.32%-85.54%,组织内分别降低了30.51%-75.71%,46.28%-83.88%,38.21%-57.15%。(3)在实际污染土壤中验证了降解菌的修复效果并初步阐明了生物学机制。土壤体系实验结果显示,该降解菌仍能较好发挥植物促生和阻控作用,对‘秋光’和‘盐丰47’水稻生长的促进效率最高可达53.02%,水稻对土壤中苯并[a]芘的降解率分别为48.12%和60.33%。对修复后的水稻根际土壤微生物多样性分析发现,微生物群落的多样性略有降低,但与降解相关的变形菌门的相对丰度明显增加,成为优势功能菌;并且添加该降解菌能够提高土壤中与降解相关的酶活性,与植物生长相关的元素的含量均有改善。为该降解菌进一步在污染农田土壤的生物修复领域的应用奠定了良好的理论基础。
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