土壤耐镉细菌的筛选分离及与CdS纳米颗粒相互作用研究

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由受重金属镉污染严重的化工厂土壤中,筛选分离获得两株镉耐受性加强的菌株,菌体长1.0-2.0μm,宽0.5-0.8μm,单个细胞呈杆状,单菌落分别呈淡黄色与乳白色。经鉴定为Enterobacter sp.与Serratia sp.。细菌最适生长条件、镉离子最小抑制浓度及抗生素抗性结果经实验获得:两株菌株均有较为广泛的生长温度范围,在15℃到40℃范围内生长良好,最适生长温度范围在30℃-35℃;同时具有较为广泛的生长pH范围,在pH为4-7范围内均有生长,但在pH为4时受到明显抑制,随着环境 pH的升高,耐镉细菌的生长逐渐受到促进,在 pH为10时,虽然延缓期及对数期时间延长,但平台期细菌总数为最高,可见在碱性环境下细菌生长较为旺盛;Cd2+浓度达到4.25 mM时,细菌Enterobacter sp.的生长已完全被抑制,肉眼未发现菌落生长;Cd2+浓度达到4.5 mM时,细菌Serratia sp.的生长已完全被抑制,肉眼未发现菌落生长。抗生素抗性测试结果显示,两株耐镉细菌对抗生素氨苄青霉素、卡那霉素、氯霉素、链霉素均有不同程度抗性。  水热法合成硫化镉纳米颗粒,在可见光下呈透明浅黄色,在紫外光下呈亮黄绿色荧光。经紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱、透射电镜表征,紫外可见吸收光谱测定其最大吸收峰为412 nm,荧光发射光谱测定在436 nm波长处激发时,其最大发射峰波长为596 nm,透射电子显微镜表征CdS纳米颗粒,粒径大小为4-9 nm,晶面间距为0.334 nm。CdS纳米颗粒浓度对细菌生长的影响测定显示,CdS纳米颗粒浓度在50μg/mL时,细菌生长受到明显抑制,达到150μg/mL时细菌增殖基本停滞。  两株耐镉菌株分别与50μg/mL CdS纳米颗粒及50μg/mL CdCl2混合培养250分钟后,过氧化物酶与超氧化物歧化酶酶活均受到不同程度抑制,但 CdS纳米颗粒的抑制作用更为强烈。Enterobacter sp.过氧化物酶与超氧化物歧化酶在加入CdS纳米颗粒培养250分钟后,活性分别减弱至起始的26.70%和33.62%,而加入 CdCl2培养250分钟后,活性分别减弱至起始的88.17%和80.47%;Serratia sp.过氧化物酶与超氧化物歧化酶在加入CdS纳米颗粒培养250分钟后,活性分别减弱至起始的30.83%和45.37%,而加入CdCl2培养250分钟后,活性分别减弱至起始的80.43%和83.79%;反而耐镉细菌过氧化物酶与超氧化物歧化酶酶活受Cd2+影响较小。因此可知CdS纳米颗粒与CdCl2均造成了细胞结构及功能的不同程度损伤,细胞形态受到损害,尤其以 CdS纳米颗粒的损害最重,细胞出现严重皱缩甚至坍塌,同时被 CdS纳米颗粒标记,在蓝紫光激发下产生黄色荧光。
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