【摘 要】
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我国农田土壤铬（Cr）污染较为严重,已经对食品安全和人体健康造成严重威胁。植物促生菌对土壤健康和农作物生长具有重要作用,可应用于农田土壤Cr污染的绿色修复。但是,目前针对植物促生菌修复农田土壤Cr污染的研究还有诸多不足。本研究以植物促生菌Pseudomonas sp.,AN-B15为代表菌株,通过摇瓶实验探究细菌AN-B15对Cr（Ⅵ）的还原效率和机制;通过转录组分析揭示细菌抵抗Cr（Ⅵ）胁迫的分
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我国农田土壤铬（Cr）污染较为严重,已经对食品安全和人体健康造成严重威胁。植物促生菌对土壤健康和农作物生长具有重要作用,可应用于农田土壤Cr污染的绿色修复。但是,目前针对植物促生菌修复农田土壤Cr污染的研究还有诸多不足。本研究以植物促生菌Pseudomonas sp.,AN-B15为代表菌株,通过摇瓶实验探究细菌AN-B15对Cr（Ⅵ）的还原效率和机制;通过转录组分析揭示细菌抵抗Cr（Ⅵ）胁迫的分子机制;通过小麦幼苗的水培实验证实了细菌AN-B15对Cr（Ⅵ）污染的修复潜力。进一步以生物炭为基质制成固定化菌剂来修复Cr（Ⅵ）污染农田土壤,通过分析Cr在土壤中的赋存形态、土壤酶活、以及微生物的群落来揭示生物炭固定化菌剂修复Cr（Ⅵ）污染农田土壤的作用机制。本研究为农田土壤Cr污染的微生物修复提供科学依据。论文主要研究结果如下:（1）细菌AN-B15对Cr（Ⅵ）的抗性机制是:细胞外的Cr（Ⅵ）被转运到细胞内,通过细胞质的还原酶（Chr R和azo R）将高毒性的Cr（Ⅵ）还原成低毒性的Cr（III）,然后转运到细胞外;同时,在Cr（Ⅵ）的胁迫下氨基酸代谢中的缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解以及色氨酸代谢,碳水化合物代谢中的乙醛酸和二羧酸盐代谢以及丙酸代谢,以及脂质代谢中酮体的合成和降解代谢被显著富集,为细胞提供还原力;DNA修复系统相关的基因也被上调表达,修复Cr（Ⅵ）引起的DNA损伤;此外,参与有机硫代谢,钼酸盐、铁离子等的转运基因被上调表达,以抵御Cr（Ⅵ）胁迫引起的细胞内的硫、钼、铁等元素的缺乏。（2）生物炭固定化菌剂能有效降低土壤中的Cr（Ⅵ）含量和赋存形态。研究表明,添加5%生物炭固定化菌剂能有效降低土壤中Cr（Ⅵ）含量,其中土壤中有效态Cr（Ⅵ）降低27.9%,有效态总Cr降低22.7%。此外,生物炭固定化菌剂显著影响土壤中微生物多样性和群落结构。生物炭固定化菌剂会降低Proteobacteria丰度、增加Actinobacteria和Firmicutes丰度。共生网络分析表明添加细菌AN-B15后,本土细菌间的联系变得密切,Pseudomonas作为关键性物种,与本土微生物形成稳定的群落结构,强化了微生物还原Cr（Ⅵ）。
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