重金屬脅迫下農(nóng)業(yè)土壤根際微生物的群落結(jié)構(gòu)和多樣性的變化.pdf

1、土壤是人類賴以生存的最重要的環(huán)境自然資源之一，對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人類健康都有著十分重要的意義。由于重金屬引起的相關(guān)的新興環(huán)境問題，顯著的增加了人們對于在工業(yè)區(qū)附近的農(nóng)田土壤質(zhì)量的關(guān)注。農(nóng)田土壤污染對人類的危害極大，不僅可以直接導(dǎo)致糧食減產(chǎn)，而且通過食物鏈影響人類的健康。此外，土壤污染物通過地下水及污染物轉(zhuǎn)移構(gòu)成人類多個層面上的不良脅迫和危害。研究長期暴露在重金屬污染下的農(nóng)業(yè)土壤微生物的功能對于農(nóng)田土壤的利用有著非常重要的意義。本實(shí)驗(yàn)取自湖

2、南省株洲工業(yè)園區(qū)附近農(nóng)田土壤作為研究對象，本文具體研究內(nèi)容及成果包括以下兩個部分內(nèi)容:
　　第一部分，從重金屬污染的農(nóng)田土壤樣品中，篩選出高耐受Cd2+的細(xì)菌和真菌菌株，并進(jìn)行種屬鑒定。首先土壤樣品在液體培養(yǎng)基中按著10-1、10-2、10-3、10-4、10-5一系列濃度梯度進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂尯?，分別接種在細(xì)菌和真菌的培養(yǎng)基上。在恒溫?fù)u床上對土壤中存在的耐受重金屬微生物進(jìn)行馴化和篩選，然后將得到的對Cd2+耐受性最高的液體培養(yǎng)基中的

3、微生物（細(xì)菌和真菌）作為菌源，在瓊脂平板培養(yǎng)基上多次進(jìn)行劃線分離（傳代3-4代），倒置培養(yǎng)，并在顯微鏡下進(jìn)行形態(tài)觀察，然后對其進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定，通過對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析，用以鑒定耐Cd2+細(xì)菌和真菌。經(jīng)對重金屬污染的農(nóng)業(yè)土壤進(jìn)行耐Cd2+菌種分離研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌對Cd2+的耐受能力較真菌要強(qiáng)些，細(xì)菌對Cd2+最高耐受質(zhì)量濃度可達(dá)到3000mg·L-1。真菌對Cd2+的耐受性較差，最高耐受質(zhì)量濃度為2000 mg·L-1。分別選取一株對

4、Cd的耐受性最高的細(xì)菌和真菌，對其進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定，分離并擴(kuò)增16S rDNA和18S rDNA基因序列，然后對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析，在Genebank上面進(jìn)行同源性比對，結(jié)果顯示分離得到的耐Cd2+真菌菌株可能為鞘腐敗病病原菌屬，耐Cd2+細(xì)菌菌株可能為假單胞菌屬。本實(shí)驗(yàn)豐富了耐Cd2+細(xì)菌和真菌種屬信息，為后續(xù)重金屬污染修復(fù)研究提供高效的菌株資源。
　　第二部分，研究湖南省株洲工業(yè)園區(qū)附近農(nóng)田根際土壤中幾種重金屬對微生物生物

5、量、微生物活性、微生物的豐度和微生物群落組成的潛在影響。首先測定土壤理化參數(shù)和物種參數(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。皮爾森相關(guān)性結(jié)果表明，土壤的有機(jī)碳(SOC)與各種重金屬濃度顯示顯著的正相關(guān)，而重金屬污染極大的抑制了脫氫酶活性(DHA)。重金屬和與土壤呼吸顯示負(fù)相關(guān)，而與微生物生物量(MBC)之間沒有相關(guān)性。定量PCR(QPCR)和聚合酶鏈梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)分析結(jié)果表明，重金屬污染大大減少了細(xì)菌和真菌的豐度，同時也改變了他們的群落結(jié)

6、構(gòu)。手動選擇的RDA分析結(jié)果表明，SOC、Cr和Cd與土壤細(xì)菌群落的更替顯著相關(guān)(p＜0.005)，分別解釋了26.9％(p=0.002)、6.8％(p=0.002)和7.9％(p=0.005)的土壤細(xì)菌群落組成;Cr、SOC和Cu與土壤真菌群落的更替顯著相關(guān)(p＜0.005)，分別解釋了16.9％(p=0.002)、15.3％(p=0.002)和9％(p=0.005)的土壤真菌群落組成。通過結(jié)合不同的環(huán)境參數(shù)，它將促進(jìn)更好的理解重金屬