紅樹林濕地微生物對典型有機(jī)物污染的響應(yīng)及其在生物修復(fù)中的作用研究.pdf

1、以福建龍海浮宮九龍江口紅樹林為研究區(qū)域，設(shè)置四個斷面16個采樣站位，于冬季和夏季采集紅樹林表層沉積物樣品。對16個站位的理化因子、胞外酶活性、微生物數(shù)量分布特征以及PAHs污染脅迫下紅樹林沉積物微生物群落響應(yīng)等方面進(jìn)行了研究。同時(shí)，從紅樹林沉積物中分離得到了多株P(guān)AHs降解菌，采用PCR—DGGE技術(shù)分析了PAHs降解單菌的不同組合對單一和混合PAHs的降解規(guī)律。主要的研究結(jié)果如下： 1、分別測定了冬季和夏季16個站位紅樹林表層

2、沉積物的pH值、鹽度、溫度、有機(jī)碳(TOC)、有機(jī)質(zhì)(TOM)、油類含量等理化參數(shù)，同時(shí)，應(yīng)用熒光模擬底物的方法和GC/MS的方法對紅樹林沉積物中的胞外酶活性和PAHs含量也進(jìn)行了測定，并分析了這些環(huán)境參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，冬季與夏季各環(huán)境參數(shù)之間有顯著差異；各站位α—葡萄糖苷酶活性(α—GlcA)的變化范圍分別為10.63μmol/gh—100.86μmol/gh和43.80μmol/gh—197.78μmol/gh；β—葡萄糖苷

3、酶活性(β—GlcA)的變化范圍分別為39.60μmol/gh-222.75μmol/gh和169.88μmol/gh—676.93μmol/gh，各站位α—GlcA與β—GlcA呈顯著相關(guān)性(R2=0.8215和R2=0.7582)，且β—GlcA顯著高于α—GlcA(p＜0.05)；α—GlcA和β—GlcA與各站位TOC、TOM呈顯著相關(guān)性，與其它理、化參數(shù)無相關(guān)關(guān)系；不同站位的PAHs含量范圍為279.98ng/g—1074.5

4、0ng/g，各站位均表現(xiàn)為高分子量的PAHs組分占優(yōu)勢，該區(qū)域PAHs主要來源于礦物如柴油、汽油和煤的不完全燃燒。 2、對兩個季節(jié)紅樹林沉積物各站位異養(yǎng)細(xì)菌、菲(Phe)、芘(Pyr)、熒葸(Flu)、苯并芘(Bap)和混合PAHs(M—PAHs)降解菌進(jìn)行了計(jì)數(shù)，分析了它們與各環(huán)境參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，夏季的異養(yǎng)細(xì)菌、Phe降解菌、Pyr降解菌、Flu降解菌、Bap降解菌及M—PAHs降解菌數(shù)量明顯高于冬季；不同季節(jié)異養(yǎng)細(xì)

5、菌數(shù)與各環(huán)境因子有不同程度的相關(guān)性，同一季節(jié)異養(yǎng)細(xì)菌數(shù)與α—GlcA和β—GlcA均呈顯著正相關(guān)；各站位不同PAHs降解菌的數(shù)量與相應(yīng)PAHs的含量無顯著相關(guān)性。 應(yīng)用PCR—DGGE技術(shù)對紅樹林沉積物各站位的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，每個站位都存在著在豐富的微生物多樣性，夏季各站位的細(xì)菌種類數(shù)多于冬季，紅樹林區(qū)細(xì)菌多樣性高于非紅樹林區(qū)細(xì)菌多樣性；各站位細(xì)菌多樣性指數(shù)、豐度和均勻度均有不同，不同站位的相似性系數(shù)變化較大

6、；聚類分析表明同一斷面相鄰站位相似性系數(shù)較高分類位置較近。應(yīng)用16SrDNA文庫技術(shù)對紅樹林沉積物各站位的微生物多樣性也進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，絕大多數(shù)序列對應(yīng)的細(xì)菌均為未培養(yǎng)微生物，這些微生物中變形菌門(Proteobacteria)占優(yōu)勢(70.0％)，其次還有擬桿菌門(Bacteroidetes)占8.0％，浮霉菌門(Planctomycetacia)、放線菌門(Actinobacteria)和疣微菌門(Verrucomicrobi

7、a)分別占2.0％，除此之外，還檢測到未可培養(yǎng)，性質(zhì)以及分類尚不清楚的細(xì)菌占16.0％。無論是PCR—DGGE還是16SrDNA文庫的方法，結(jié)果均表明紅樹林沉積物存在著豐富的微生物多樣性。 3、通過PCR—DGGE技術(shù)研究紅樹林沉積物微生物在PAHs污染脅迫下的群落結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，當(dāng)加入不同濃度的Phe、Pyr、Bap、M—PAHs后，在不同的時(shí)間，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同的變化。不同濃度的PAHs對紅樹林沉積物中的微生物群

8、落結(jié)構(gòu)的影響不同，較高濃度的PAHs對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響也較大，同時(shí)在高濃度的PAHs脅迫下，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的響應(yīng)時(shí)間也較短。發(fā)生明顯變化的DGGE條帶序列所代表的微生物大部分為未培養(yǎng)微生物。 4、從紅樹林冬季沉積物樣品中分離得到14株P(guān)AHs降解菌，它們都屬于變形菌門(Proteobacteria)，其中7個屬于α—proteobacteria，占50％，7個屬于γ—proteobacteria，占50％。對夏季樣品

9、以選用不同培養(yǎng)基為篩選策略，經(jīng)細(xì)菌形態(tài)分類和RFLP分型后，分離得到67株P(guān)AHs降解菌。兩個季節(jié)共得到不同的PAHs降解菌56株，變形菌門(Proteobacteria)38株，占67.8％，包括α—proteobacteria為14株，β—proteobacteria為1株，γ—proteobacteria為23株；擬桿菌門(Bacteroidetes)5株，占8.9％，包括鞘脂桿菌綱(Sphingobacteria)2株，黃桿菌綱

10、(Flavobacteria)3株；放線菌門(Actinobacteria)5株，占8.9％；厚壁菌門(Firmicutes)的芽孢桿菌綱(Bacilli)8株，占14.3％。 5、利用平板升華法觀察降解菌對PAHs利用能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Phe降解菌F2在MM2平板和2216E平板均形成明顯的透明圈，同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同降解菌利用PAHs做為碳源進(jìn)行生長的情況不同。另外，以不同PAHs降解菌馴化過程中DGGE條帶的變化信息為依據(jù)，將優(yōu)勢條帶