芘降解功能內(nèi)生細(xì)菌PW7在小麥體內(nèi)定殖效能及機理初探.pdf

1、在我國，有機污染土壤面積十分龐大，僅農(nóng)藥污染土壤面積就達(dá)1.4億畝，多環(huán)芳烴(PAHs)已成為土壤環(huán)境中常見的一類重要污染物，植物吸收積累土壤中普遍存在的多環(huán)芳烴，并由食物鏈富集到人體內(nèi)，危及農(nóng)產(chǎn)品安全和人類健康。隨著社會對農(nóng)產(chǎn)品安全問題的日益關(guān)注，如何規(guī)避污染區(qū)農(nóng)產(chǎn)品PAHs污染已成為環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點之一。植物內(nèi)生細(xì)菌具有促進(jìn)作物增產(chǎn)、提高植物抗逆性、降低植物病蟲害發(fā)生等生理生態(tài)功能，并可作為生防菌和外源基因的重要載體;然而，能否利

2、用植物內(nèi)生細(xì)菌來降低植物體內(nèi)PAHs含量，且其提高植物體內(nèi)PAHs降解的功效及機理等尚遠(yuǎn)不清楚，國內(nèi)外對此至今仍少有了解。
　　本文采用實驗室現(xiàn)有的一株高效芘降解功能的小麥內(nèi)生細(xì)菌PW7，實驗分析了菌株P(guān)W7抗生素的抗性和鄰苯二酚-2，3-雙加氧酶(Catechol-2，3-dioxy genase，C23O)活性;通過溫室土培實驗對小麥進(jìn)行人工污染和細(xì)菌定殖，分析了定殖菌株P(guān)W7對小麥生長的影響，探討了菌株P(guān)W7在小麥體內(nèi)的定殖

3、動態(tài)及對小麥吸收降解芘的影響;初步探討了功能內(nèi)生細(xì)菌對小麥體內(nèi)酶系活性的影響及其與小麥代謝PAHs的關(guān)系。該研究結(jié)果證明小麥功能內(nèi)生細(xì)菌定殖能夠降低小麥體內(nèi)PAHs含量并提高小麥體內(nèi)PAHs降解效率，為防治土壤有機污染和保障污染區(qū)農(nóng)產(chǎn)品安全等提供基礎(chǔ)研究和理論依據(jù)。主要研究成果如下:
　　1.功能內(nèi)生細(xì)菌在小麥體內(nèi)的定殖
　　(1)菌株能夠良好的定殖在小麥體內(nèi)，可從根部向莖葉部轉(zhuǎn)移，且IR、PL對小麥生長有促進(jìn)作用。IR對小

4、麥的促進(jìn)作用最強。小麥能夠吸收土壤中的芘，并由根向莖葉傳導(dǎo)。接種菌株P(guān)W7能夠降低土壤中芘濃度，灌根處理組芘濃度最低。土壤中芘濃度及去除率隨時間的延長而逐漸減小;通過IR、SS、PL接種菌株P(guān)W7均能提高土壤中芘去除率，IR的芘去除率最大為62％，PL的芘去除率最低。
　　(2)功能細(xì)菌PW7通過IR、SS、PL定殖接種均可降低小麥體內(nèi)芘濃度和積累量。與CK相比，接種菌株P(guān)W7降低了小麥根部和莖葉部的芘含量及積累量，說明功能菌株能

5、影響小麥對芘的吸收代謝作用。隨著土壤中芘濃度的增大，小麥根和莖葉中芘含量和積累量逐漸增大;小麥根部和莖葉部的芘含量和積累量隨著天數(shù)的增加而逐漸減少。在50 mg/kg、100 mg/kg污染濃度下，染毒12d、16d時，小麥體內(nèi)芘含量和積累量大小:IR＜SS＜PL＜CK，與CK相比，芘含量的減少率依次是IR＞SS＞PL，IR中小麥體內(nèi)芘含量和積累量最低。
　　(3)功能細(xì)菌通過IR、SS、PL接種均使小麥的富集系數(shù)和傳導(dǎo)系數(shù)減小。

6、小麥對芘的富集系數(shù)和傳導(dǎo)系數(shù)隨著污染濃度的增大而減小;隨著染毒時間的延長基本呈下降趨勢;同一污染濃度同一時間，定殖方式不同，小麥根和莖葉對芘富集系數(shù)大小依次為IR＜SS＜PL＜CK，小麥根和莖葉對芘傳導(dǎo)系數(shù)大小依次為IR＜PL＜S S＜CK。小麥根富集系數(shù)RCF要比莖葉富集系數(shù)SCF大10倍，小麥根對于芘的富集能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于莖葉，且土壤和小麥體內(nèi)芘的去除效果IR＞SS＞PL，說明接種功能小麥內(nèi)生細(xì)菌可以降低小麥體內(nèi)芘的污染水平，菌株P(guān)W7

7、的最適定殖方式為灌根。
　　2.菌株P(guān)W7定殖對小麥體內(nèi)PAHs代謝機理初探
　　(1)鄰苯二酚-2，3-雙加氧酶是芳香族化合物開環(huán)裂解的關(guān)鍵酶。功能細(xì)菌通過IR、SS、PL接種均使小麥體內(nèi)C23O酶活性增強，且小麥根部中C23O酶活性明顯高于莖葉。在同一污染濃度條件下，小麥莖葉中鄰苯二酚-2,3-雙加氧酶活性:IR＞PL＞SS，小麥根部中C23O酶活性:IR＞SS＞PL;在同一種定殖方式，小麥莖葉和根部C23O酶活性:50

8、mg/kg污染處理＞100mg/kg污染處理。在一定污染濃度范圍內(nèi)，定殖在小麥體內(nèi)的菌株P(guān)W7產(chǎn)生C23O，促進(jìn)小麥體內(nèi)芘降解。
　　(2)功能菌株P(guān)W7在小麥體內(nèi)的定殖可以影響小麥體內(nèi)PAHs代謝相關(guān)酶系活性。比較小麥根部和莖葉中過氧化物酶(poly phenol oxidase，PPO)和多酚氧化酶(peroxidase，POD)活性，根部PPO和POD活性要比莖葉大一個數(shù)量級。相同的污染濃度下，不同的定殖方式，小麥莖葉中PP

9、O和POD活性:IR＞PL＞SS＞CK;小麥根部PPO和POD活性:IR＞SS＞PL＞CK。IR對小麥體內(nèi)PAHs代謝相關(guān)酶系促進(jìn)作用最大。
　　(3)芘脅迫對小麥根和葉中金屬硫蛋白(MT)含量有明顯影響，可知芘脅迫也能誘發(fā)小麥自身的防御系統(tǒng)清除羥自由基。同一定殖方式，不同芘污染濃度，小麥根部MT活性在50mg/kg污染濃度最高，小麥莖葉MT活性:無污染處理＞50mg/kg污染處理＞100mg/kg污染處理，可知芘在一定濃度范圍內(nèi)