全 文 ：三叶草根系分泌物对多环芳烃微生物降解
及加氧酶的影响*
王摇 悦1,2 摇 郭美霞1,2 摇 金京华3 摇 巩宗强1**摇 贾春云1 摇 李晓军1 摇 张摇 巍4
( 1中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016; 2中国科学院大学, 北京 100049; 3轻工业环境保护研究所, 北京 100089;
4沈阳环境科学研究院, 沈阳 110016)
摘摇 要摇 为揭示根际效应对多环芳烃降解的影响机制,建立恰当的植物鄄微生物联合修复模
式,本研究向含有微生物及多环芳烃(芘和苯并[a]芘)的微宇宙中加入三叶草根系分泌物,
分析其对多环芳烃降解的影响,研究降解过程中微生物加氧酶和 16S rDNA 基因拷贝数的变
化,并对具有多环芳烃降解能力的微生物进行鉴定.结果表明: 分枝杆菌 M1 具有降解多环芳
烃的能力;三叶草根系分泌物总有机碳(TOC)浓度为 35. 5 mg·L-1时,芘和苯并[a]芘降解率
明显提高,分枝杆菌加氧酶基因所占比例增加,表明其促进了分枝杆菌对芘和苯并[a]芘的降
解;在降解过程中,加氧酶基因拷贝数明显增加,而 16S rDNA数量增加不明显,表明前者与多
环芳烃降解过程有关,而后者和微生物数量有关.三叶草根系分泌物使分枝杆菌加氧酶基因
拷贝数明显增加,从而促进了分枝杆菌对多环芳烃的降解.
关键词摇 三叶草摇 分枝杆菌摇 根系分泌物摇 多环芳烃摇 加氧酶摇 降解
文章编号摇 1001-9332(2014)11-3145-07摇 中图分类号摇 X172摇 文献标识码摇 A
Effects of root exudates of clover (Trifolium repens) on PAH microbial degradation and
dioxygenase. WANG Yue1,2, GUO Mei鄄xia1,2, JIN Jing鄄hua3, GONG Zong鄄qiang1, JIA Chun鄄
yun1, LI Xiao鄄jun1, ZHANG Wei4 ( 1 Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences,
Shenyang 110016, China; 2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3Environmental Protection Research Institute of Light Industry, Beijing 100089, China; 4Shenyang
Academy of Environmental Sciences, Shenyang 110016, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25
(11): 3145-3151.
Abstract: To demonstrate rhizospheric effect on the mechanism of (polycyclic aromatic hydrocar鄄
bon) PAH degradation, and to establish a proper joint phyto鄄microbial remediation mode, micro鄄
cosms containing microorganisms and PAHs (pyrene and benzo[a]Pyrene) were added with clover
(Trifolium repens) root exudates to study their effects on PAH degradation. Dioxygenase gene and
16S rDNA gene copy number changes during the biodegradation process were analyzed, and the
microorganism with a good ability for degrading PAHs was identified. The results showed that Myco鄄
bacterium M1 had the capability to degrade PAHs. When total organic carbon (TOC) concentration
of clover root exudates was 35. 5 mg·L-1, pyrene and benzo[a]pyrene degradation rates increased
significantly, and the proportion of dioxygenase gene to 16S rDNA of Mycobacterium M1 increased.
In the biodegradation process, dioxygenase gene copy number increased significantly, whereas 16S
rDNA copy number increase was not so obvious, showing that the former was related to degradation
process, but the latter was related to microbial numbers. It was concluded that the clover root exu鄄
dates promoted the dioxygenase gene copy number of Mycobacterium M1, which contributed to the
degradation of PAHs.
Key words: clover (Trifolium repens); Mycobacterium; root exudates; polycyclic aromatic hydro鄄
carbons (PAHs); dioxygenase; degradation.
*国家自然科学基金项目(41271336,41201310,41101295)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zgong@ iae. ac. cn
2014鄄03鄄06 收稿,2014鄄07鄄29 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 11 月摇 第 25 卷摇 第 11 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2014, 25(11): 3145-3151
摇 摇 多环芳烃 ( polycyclic aromatic hydrocarbons,
PAHs)是污染土壤中常见污染物,具有致畸性、致癌
性和致突变性,在我国广泛分布,造成了严重的生态
风险,对多环芳烃污染土壤进行修复是当前亟待解
决的问题[1] .生物修复是多环芳烃污染土壤修复的
一种重要方法,主要包括微生物修复和植物修
复[2] .利用植物鄄微生物复合体系降解多环芳烃污染
物是一种重要的联合修复方式[3],根际环境是其联
合修复过程中降解污染物的基础,由于植物根及根
系分泌物的存在,根际环境中 pH 和养分条件有利
于微生物活动,污染物可利用性改善,微生物活性和
降解污染物能力增强,这种效应被称为根际效
应[4-5] .深入研究并利用根际效应是多环芳烃污染
土壤植物鄄微生物联合修复的重要内容[6] .
加氧酶是微生物降解多环芳烃的专性初始酶,
细菌主要从双加氧酶开始多环芳烃的降解,微生物
是否具有多环芳烃降解能力与其是否含有加氧酶有
关,且加氧酶水平影响多环芳烃的降解率[7] . 芳烃
羟基化加氧酶的 琢 亚系(RHD琢)中有一段保守序
列,可基于此序列设计兼并引物对双加氧酶进行分
析. C佴bron 等[8] 设计了 PAH鄄RHD琢GN 和 PAH鄄
RHD琢GP 兼并引物,来测定多环芳烃污染土壤中革
兰氏阴性和阳性降解菌的数量.
根际效应对微生物加氧酶具有重要影响,有较
多文献对此进行了报道,但多用光学方法或单一加
氧酶进行证实[9-10] .目前,关于微生物多加氧酶对根
系分泌物的响应机制研究还比较少,采用新的方法
从多加氧酶的角度开展相关研究可以进一步阐释多
环芳烃的根际降解机制. 研究证明苜蓿(Medicago
sativa)对多环芳烃的降解具有明显的促进作用[11],
而黑麦草( Lolium perenne)和三叶草 ( Trifolium re鄄
pens)能有效去除土壤中的菲和芘[12] . 三叶草作为
草坪植物在我国有广泛的种植,且三叶草和苜蓿同
属豆科植物,本试验以三叶草为例,研究其根系分泌
物对多环芳烃降解的影响,从加氧酶的角度对假设
进行证实,探讨植物和微生物降解多环芳烃中的相
互关系,找寻恰当的植物鄄微生物组合,为多环芳烃
污染土壤植物鄄微生物联合修复提供理论依据和技
术支撑.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 三叶草根系分泌物的收集
根系分泌物的收集采用溶液培养法[13] .三叶草
种子用 10%过氧化氢溶液浸泡消毒 30 min,用蒸馏
水多次反复洗净后于烧杯中吸胀 16 h,转入放有纱
布的培养皿中避光催芽.子叶露出后进行光照培养,
预培养后挑选长势一致的幼苗移入烧杯中溶液培
养.移苗后先用 1 / 2 Hogland 营养液培养 1 周,再换
为全量 Hogland营养液培养.培养期间保持通气,根
部避光培养. 2 周后将三叶草移到 0. 5 mmol·L-1
CaCl2溶液中浸泡 4 h,用蒸馏水冲洗根部后,将其移
入 Milli鄄Q超纯水中进行根系分泌物收集.收集的根
系分泌物过 0. 45 滋m滤膜,对滤液进行旋转蒸发浓
缩,测定浓缩液的总有机碳(TOC)为 237 mg·L-1 .
在 20 mL液体培养体系的降解试验中,向分泌物处
理组分别加入 3 mL分泌物浓缩液,使得分泌物 TOC
的终浓度为 35. 5 mg·L-1 .
1郾 2摇 多环芳烃降解试验
1郾 2郾 1 供试培养基摇 LB 液体培养基:10. 0 g 胰蛋白
胨,5. 0 g 酵母提取物,10. 0 g NaCl,加水至 1. 0 L,
pH 7. 0.固体培养基为上述培养基中加入 15. 0 g 琼
脂.无机盐基础培养基(g·L-1):Na2HPO4·12H2O
0. 87,KH2PO4 0. 10,(NH4) 2SO4 0. 25,MgCl2·6H2O
0. 05,Ca(NO3) 2·4H2O 0. 025,蒸馏水定容至 1. 0
L,pH 7. 0.
1郾 2郾 2 微生物准备 摇 将从污染土壤中分离、驯化出
的 1 株分枝杆菌M1(Mycobacterium sp. )和 1 株假单
胞菌 P2 (Pseudomonas sp. )移植于琼脂斜面上,28
益下纯化培养. 用接菌环分别从分枝杆菌 M1 和假
单胞菌 P2 的纯菌固体平板培养基中挑取单菌落,接
入灭菌后的液体培养基中,30 益150 r·min-1下避
光震荡培养.
1郾 2郾 3 降解试验 摇 共设置 6 个处理组和 1 个对照
组.处理组分别加入处于对数生长期的分枝杆菌
M1、假单胞菌 P2 及混合菌 MP(分枝杆菌 M1 和假
单胞菌 P2 等比例 1 颐 1 混合),其中 3 组处理加入三
叶草根系分泌物,另外 3 组加等体积的灭菌水;对照
组中只有多环芳烃. 具体操作如下:取灭菌后的 50
mL锥形瓶,向其中加入溶有芘和苯并[a]芘的丙酮
溶液,以及 2 mL处于对数期的微生物,无根系分泌
物组加入 15 mL 已灭菌的液体无机盐培养基和 3
mL灭菌水,有根系分泌物组加入 15 mL 已灭菌的
液体无机盐培养基和 3 mL 根系分泌物 (分泌物
TOC终浓度为 35. 5 mg·L-1),对照组加入 20 mL
灭菌液体无机盐培养基. 液体培养处理组和对照组
中芘含量均为 50 mg · L-1, 苯并 [ a ] 芘为 5
mg·L-1,于 30 益150 r·min-1条件下避光震荡培
养,第 1、3、5、8、12 天分别测定液体培养基中芘和苯
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并[a]芘的浓度.
1郾 3摇 多环芳烃提取与色谱分析
将培养好的无机盐培养基倒入 50 mL分液漏斗
中,分别用 10 mL二氯甲烷溶液萃取 3 次,收集有机
相萃取液,过无水硫酸钠后旋转蒸发至 1 mL,氮气
吹干,用 2 mL 甲醇定容,过 0. 22 滋m 滤膜后用
HPLC 检测萃取液中芘和苯并[a]芘的含量.
使用安捷伦 1200 系列高效液相色谱,色谱柱为
C鄄18 柱(ZORBAX Eclipse).样品使用紫外检测器进
行检测,色谱条件:柱温 35 益;流动相为甲醇,流速
为 0. 8 mL·min-1,进样量为 10 滋L;芘的检测波长
为 240 nm,苯并[a]芘为 290 nm.
1郾 4摇 实时荧光定量 PCR(Real鄄time PCR)测定菌液
加氧酶拷贝数
使用 QIAquick DNA 试剂盒提取菌液基因组
DNA.每次取 1 mL菌液按照试剂盒的操作步骤进行
提取.提取的菌液 DNA用 NanoDrop测定浓度后,置
于-20 益下保存.
本试验中细菌 16s rDNA 片段使用引物 338f
( 5忆鄄CCTACGGGAGGCAGCAG鄄3忆) 和 518r ( 5忆鄄AT鄄
TACCGCGGCTGCTGG鄄3忆),PAHs降解功能基因使用
兼并引物 GP. PAH鄄RHD琢 GP (GPf: 5忆鄄CGGCGC鄄
CGACAAYTTYGTNGG鄄3忆和 GPr: 5忆鄄GGGGAACACG鄄
GTGCCRTGDATRAA鄄3忆) [8] .
标准品质粒的制备:1)以样品 DNA 为模板,对
上述两对引物分别进行 PCR 扩增. 反应体系为 50
滋L:4 滋L 10伊PCR 缓冲液,4 滋L dNTP,0. 5 滋L rTaq
酶,1 滋L DNA 模板,38. 5 滋L 灭菌超纯水及前后引
物各 1 滋L. PCR 扩增程序为 95 益预变性 5 min,94
益变性 1 min,引物退火 45 s(16 s 引物退火温度为
56 益,GP引物退火温度为 54 益),72 益延伸 45 s,
共 35 个循环,然后 72 益延伸 10 min. PCR扩增产物
用 1. 0 %琼脂糖凝胶电泳进行检验. 2)对 PCR产物
切胶纯化. 3)将纯化产物与 pMD18鄄T 载体进行连
接,平板上培养. 4)选取阳性克隆子,用质粒提取试
剂盒提取质粒,用 NanoDrop 测定浓度,计算基因拷
贝数.
使用 Roche LC480域仪器进行实时荧光定量
PCR.以已知起始拷贝数的标准品质粒为模板,系列
梯度稀释 10 倍做标准曲线,同时设定不添加 DNA
模板的为阴性对照. 标准品及质粒实时荧光定量
PCR 反应体系为 20 滋L:10 滋L Mix,2 滋L DNA模板,
6 滋L 灭菌超纯水及前后引物各 1 滋L. 反应程序为
95 益预变性 5 min,95 益30 s,引物退火 30 s (16 s
引物退火温度为 56 益,GP引物退火温度为 54 益),
72 益延伸 30 s,80 益收集 SYBR 绿荧光信号 10 s,
共 50 个循环,然后 72 益延伸 10 min.溶解曲线分析
为 51 ~ 95 益,每 10 s升温 0. 5 益 .基因拷贝数的计
算:使用 NanoDrop襆分光光度计测定质粒浓度,并根
据拷贝数 = (质量 /分子量) 伊6. 02 伊1023,质粒 DNA
分子量=碱基数伊(660 道尔顿 /碱基)计算标准品中
加氧酶及 16S rDNA基因拷贝数.荧光定量 PCR中,
CT值为每个反应管内的荧光信号到达设定域值时
所经历的循环数,每个模板的 CT 值与该模板的起
始拷贝数的对数存在线性关系,利用已知起始拷贝
数的标准曲线及获得的未知样品的 CT 值,即可计
算出该样品的起始拷贝数. 按如下公式计算加氧酶
基因数与 16S rDNA 基因数的百分比: 加氧酶基因
数 / 16S rDNA基因数伊100% .
1郾 5摇 数据处理
利用 SPSS 17. 0 软件对数据进行统计分析. 采
用方差分析(ANOVA)分析各时间点多环芳烃降解
率和基因拷贝数量的差异(琢 = 0. 05). 利用 Excel
2003 软件作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 三叶草根系分泌物对分枝杆菌 M1 降解芘和
苯并[a]芘的影响
由图 1 可见,分枝杆菌 M1 对芘和苯并[a]芘有
较好的降解效果,三叶草根系分泌物对分枝杆菌 M1
降解芘及苯并[a]芘有一定的促进作用. 在芘降解
试验中,对照组芘浓度基本无变化,保持在 50
mg·kg-1左右;在无根系处理组及添加根系处理组
中,分枝杆菌 M1 对芘均有显著的降解效果,在 3 d
时与对照组差异达到极显著水平,5 ~ 12 d 时与对
照组有显著差异,12 d 内芘浓度分别降到 18. 4 和
17郾 3 mg·L-1,去除率为 63. 2%和 65. 4% ,显著高
于对照组;与无根系分泌物处理组比较,三叶草根系
分泌物对分枝杆菌 M1 降解芘有促进作用,3、5 及 8
d时两个处理组的差异达到显著水平,第 5 天时三
叶草根系分泌物使芘降解率提高了 16. 5% .在苯并
[a]芘的降解试验中,其降解趋势与芘降解试验基
本一致,但分枝杆菌 M1 对苯并[a]芘的降解率低于
同期芘降解率,12 d 内苯并[a]芘去除率为 50%左
右.从 3 d开始两个处理组与对照组差异达到显著
水平;三叶草根系分泌物促进了分枝杆菌 M1 对苯
并[a]芘的降解,但两个处理组间差异不显著,仅在
第 12 天时,分枝杆菌 M1 处理组与对照组差异达到
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显著水平.在芘降解试验中,三叶草根系分泌物与对
照组和分枝杆菌 M1 处理组在 3 d 时差异已达到显
著水平,可能是根系分泌物的存在刺激了微生物对
PAHs的降解,之后差异逐渐减小,则可能与根系分
泌物的减少有关,三叶草根系分泌物缩短了分枝杆
菌 M1 对芘的降解周期. 试验期间,相同处理苯并
[a]芘的降解慢于芘降解试验,可能是由污染物性
质不同引起的.
很多文献报道分枝杆菌具有降解多环芳烃的能
力[14-15],本研究结果也证明了这一点. 为进一步明
确本研究中分枝杆菌 M1 的特性及类别,对此菌进
行了 16S rRNA 序列比对和分析,扩增反应使用引
物 27 F (5忆AGAGTTTGATCMTGGCTCAG3忆)和引物
1492 R (5忆 TACGGHTACCTTGTTACGACTT 3忆). 该
菌与浅黄分枝杆菌(Mycobacterium gilvum) VM0442
的序列相似性为 100% ,与分枝杆菌 TA27 等菌株的
序列相似性为 98% ~99% ,16S rRNA 序列在 Gene鄄
Bank 中登录号为 DQ512892,该菌对土壤中多环芳
烃的降解能力在其他研究中也得到了证明[16] .
2郾 2摇 三叶草根系分泌物对假单胞菌 P2 降解芘和苯
并[a]芘的影响
由图2可见,假单胞菌P2对芘和苯并[ a]芘降
图 1摇 三叶草根系分泌物作用下分枝杆菌 M1 对芘及苯并
[a]芘的降解
Fig. 1摇 Degradation of pyrene and benzo[a]pyrene by Mycobac鄄
terium M1 under the effect of root exudates of clover.
NR: 无根系分泌物处理 No root exudate; R: 填加根系分泌物处理
Added with root exudate; C: 非生物对照 Abiotic control. 同一时间不
同小写字母表示差异显著(P<0. 05) Different small letters under the
same time meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The same be鄄
low.
解效果不明显.在芘降解试验中,5 d 时填加根系分
泌物处理组芘降解率显著高于未添加处理组,但是
8 d时两个处理组的差异逐渐减小.在苯并[a]芘降
解试验中,同样在 5 d 时填加根系分泌物处理组苯
并[a]芘降解率显著高于未添加处理组,之后差异
逐渐减小.总体上,假单胞菌 P2 在各处理条件下对
芘和苯并[a]芘的降解率均低于分枝杆菌 M1.尽管
有其他文献报道假单胞菌对多环芳烃具有降解作
用,但本研究中的假单胞菌 P2 降解多环芳烃的能力
较弱.
2郾 3摇 三叶草根系分泌物对混合菌降解芘和苯并
[a]芘的影响
由图 3 可见,混合菌对芘和苯并[ a]芘均有一
定的降解效果,但根系分泌物对混合菌降解芘及苯
并[a]芘的促进作用不明显,仅在 5 d时三叶草根系
分泌物对混合菌降解芘有促进作用;5 d 后处理间
差异逐渐减小. 12 d 时,两个处理组中芘浓度分别
降到 22. 1 和 21. 6 mg·L-1;苯并[a]芘浓度分别降
到 3. 18 和 3. 1 mg·L-1 .混合菌对芘和苯并[a]芘的
降解率略低于分枝杆菌 M1 处理,但高于假单胞菌
P2 处理.这可能是因为假单胞菌 P2 降解能力较低,
两种菌相互竞争营养物质,抑制了分枝杆菌 M1 对
多环芳烃的降解.
2郾 4摇 三叶草根系分泌物对分枝杆菌加氧酶基因拷
贝数的影响
图 2摇 三叶草根系分泌物作用下假单胞菌 P2 对芘及苯并
[a]芘的降解
Fig. 2摇 Degradation of pyrene and benzo[ a] pyrene by Pseudo鄄
monas P2 under the effect of root exudates of clover.
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图 3摇 三叶草根系分泌物作用下混合菌对芘及苯并[a]芘的
降解
Fig. 3摇 Degradation of pyrene and benzo[a]pyrene by the com鄄
bined bacteria under the effect of root exudates of clover.
摇 摇 由图 4 可见,1 d时未加三叶草根系分泌物组分
枝杆菌 M1 的加氧酶基因拷贝数对数值为 8. 2,高于
添加三叶草根系分泌物处理组(8. 05). 5 d 时,两处
理组加氧酶基因拷贝数均增加,对数值分别为 9. 22
和 9. 25,两组差距缩小,无显著差异. 12 d 时,添加
根系分泌物组的加氧酶基因拷贝数超过未添加组.
分枝杆菌 M1 加氧酶基因拷贝数逐渐增加,与图 1
的降解效果相对应,说明分枝杆菌 M1 降解多环芳
烃能力逐渐增强,且加氧酶基因拷贝数和降解能力
存在一定的正相关关系;三叶草根系分泌物促进了
分枝杆菌 M1 加氧酶基因拷贝数的增长.
图 4摇 分枝杆菌 M1 加氧酶基因拷贝数的变化
Fig. 4 摇 Variation of dioxygenase gene copies of Mycobacterium
M1.
2郾 5摇 三叶草根系分泌物对分枝杆菌 16S rDNA基因
数的影响
由图 5 可见,1 d 时两处理组分枝杆菌 M1 的
16S rDNA 基因拷贝数对数值分别为 10. 02 和
10郾 22,12 d时两组 16S rDNA基因拷贝数略有增加,
对数值分别为 10. 34 和 10. 40. 两个时间点上 16S
rDNA基因拷贝数对数值均无显著差异. 16S rDNA
基因数是微生物总数量的反映,以上结果说明试验
周期内微生物数量未明显增加,而图 4 说明分枝杆
菌 M1 的加氧酶基因拷贝数增加了一个数量级,二
者具有明显区别.
2郾 6摇 加氧酶基因数与 16S rDNA基因数的百分比
由图 6 可见,1 d时分枝杆菌 M1 加氧酶基因拷
贝数占 16S rDNA基因拷贝数约 1% ,12 d时两处理
组加氧酶基因拷贝数占 16S rDNA 基因拷贝数的百
分比分别为 7. 9%和 8. 8% ,添加根系分泌物处理组
高于未添加组,两组之间的差异变大,说明分枝杆菌
M1 内与 PAHs降解有关的基因增多.
图 5摇 分枝杆菌 M1 16S rDNA拷贝数变化
Fig. 5摇 Variation of 16S rDNA copy number of Mycobacterium
M1.
图 6摇 分枝杆菌 M1 加氧酶基因拷贝数相对 16S rDNA 的百
分比变化
Fig. 6 摇 Variation of percentage of dioxygenase gene to 16S
rDNA of Mycobacterium M1.
941311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 悦等: 三叶草根系分泌物对多环芳烃微生物降解及加氧酶的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
3摇 讨摇 摇 论
不同植物对 PAHs的降解效果不同,Yi和 Crow鄄
ley[17]利用 43 种植物根部组织研究其对 PAHs 的降
解作用,结果表明,有些植物种类对 PAHs 降解有明
显促进作用,有些植物种类无作用或有抑制作用.以
往研究多环芳烃降解多用黑麦草、苜蓿等,对三叶草
的相关研究较少.三叶草作为草坪植物生长旺盛、适
应性强、非食用,具有改良土壤、增加土壤有机质、培
肥地力的作用[18];同时,由于三叶草良好的覆盖作
用,可以有效避免雨水对土壤的冲刷和沉积作用,保
持土壤结构,有利于土壤微生物的活动和其他植物
根系的新陈代谢. 本研究验证三叶草对 PAHs 的修
复效果,进而应用于实际修复中,为 PAHs 污染修复
提供更多选择.
根际效应与植物种类、微生物种类及分泌物成
分、浓度有关. 谢晓梅等[13]模拟了黑麦草根系分泌
物的梯度效应,研究不同剂量黑麦草根系分泌物对
污染土壤中芘降解的影响,发现当黑麦草的 TOC 为
32. 75 mg·kg-1时,微生物对芘的降解效果最好,微
生物量碳达到最大,本研究采用了近似的根系分泌
物浓度,证明了该浓度对多环芳烃降解的促进作用.
Nannipieri和 Bollag[19]研究表明,根系分泌物超过一
定浓度时会对土壤中的微生物产生抑制作用,进而
抑制污染物的降解.因此,在进行多环芳烃污染联合
修复时,要充分考虑、验证各种组合之间的协同或抑
制作用,选择合适的微生物和植物种类,进而为
PAHs污染土壤修复提供可行的方法.
本研究表明,微生物数量并不是反映微生物降
解多环芳烃能力的敏感指标,仅分析单一加氧酶可
能会忽略一些重要信息,加氧酶基因数量与 16S
rDNA基因数量的比值能更好地反映有降解能力的
微生物与微生物总量的关系,应用兼并引物分析多
加氧酶数量动态变化并建立与多环芳烃降解的关联
是阐述根际效应分子机制的有效方法.本研究发现,
革兰氏阳性菌分枝杆菌 M1 对多环芳烃和根系分泌
物都有较好的响应,而革兰氏阴性菌假单胞菌 P2 则
没有此特征.对于革兰氏阳性菌和阴性菌在降解多
环芳烃中的区别还有待于深入研究.
4摇 结摇 摇 论
本研究中,分枝杆菌 M1 对芘和苯并[a]芘的降
解效果高于假单胞菌 P2 的处理效果. 此分枝杆菌
M1 有应用于土壤修复治理的潜力.三叶草根系分泌
物的 TOC浓度为 35. 5 mg·L-1时,可以促进分枝杆
菌 M1 对芘和苯并[a]芘的降解,此条件下分枝杆菌
M1 加氧酶基因数量升高,初步说明三叶草根系分泌
物可以作为促进分枝杆菌 M1 降解多环芳烃的一个
选择.加氧酶基因与微生物数量的比值是衡量微生
物降解多环芳烃的一个重要指示指标,其指示作用
明显优于微生物数量指标,更能体现与多环芳烃降
解的关系.
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作者简介摇 王摇 悦,女,1989 年生,硕士研究生. 主要从事土
壤环境微生物研究. E鄄mail: wangyue5028@ 126. com
责任编辑摇 肖摇 红
151311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 悦等: 三叶草根系分泌物对多环芳烃微生物降解及加氧酶的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇