全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 ! 月 第 ∀ 卷 第 # 期
∃% &∋ () ( ∗+, − ∋ . / +0 . 11/ &( 2 (∃+/3兀4 , +5 6 7 8 , ∀ 3# 9 :# ; < 一 # ;=
凤眼莲根分泌物氨基酸对根际肠杆菌
属 0 : 细菌降酚的影响 关
赵大君 ’ ‘ 郑师章 腹旦大学环境与资源生物学系 , 上海 “! #; ; 9
【摘要】 研究 > 种有代表性的凤眼莲3石比句钻”之必? 移璐 9根分泌物 ≅ Α6 、 /ΒΧ 对其根际肠杆菌属凡 细菌3(Δ 招Ε 如5 趾丫 Χ1 7 几 9降酚的影响 7 结果表明 , 具有正趋化作用的 ≅Α6 的不同浓度对细菌的生长动态 、细菌降酚酶活性 、 细菌降酚效率基本没有影响 Φ 而具有负趋
化作用的 / ΒΧ 在高浓度3! 一 > 、! 一 ;ΕΓ 卜/ 一 Η9 下延滞细菌的生长 , 抑制细菌的降酚酶活性 ,随着 / ΒΧ 浓度的降低各种抑制作用相应减弱 7 凤眼莲根分泌物氨基酸作为根际微生态系
统的信息流 , 影响着该系统的降酚功能 7
关键词 凤眼莲 根分泌物 氨基酸 肠杆菌属 0: 细菌 降酚效率
( Ι阮6 Γ Ι ϑ Ε ΚΔ Γ ϑ Α ΚΛΧ ΚΔ Μ Γ 6 ΑΝ Ο Λ ϑ 6ΑΧ ΜΜΓ Ε ( Κ5Π Π训Η’ϑ 的Χ 策邵 Γ Δ Λ馆 Μϑ Λϑ 6Κ佣 Γ Ι ΘΠ Α Δ ΓΗ ΡΒΚ6Χ ΜΠ ΚΣ伪 ΘΠ ΑΜ ΚΑ (Δ 6Α, 侧她“少 Χ Θ · 凡 · Τ Πϑ Γ 2 ϑΥ Ο Δ ϑΔ Λ Σ ΠΑ Δ ς ) Π议Πϑ Δ ς 3凡“么Δ ,Δ Κ”叮点6Β ,品左刀召尹故 > ! ! # ;; 9一以ΚΔ · ∗滋户夕7 及。Η · , 8 , ∀ 3# 9 : # ;< 一 # ;= ·
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Ζ ΑΒ Ω Γ Μ ΛΧ ( Κ5 Π儿ΓΜΔ 必 5ΜϑΧ6 Η1叮 , − Γ 6 ΑΝ Ο Λ ϑ 6ΑΧ , 为Δ ΚΔ Γ ϑ Α ΚΛ Χ , (Δ 妙了众 Ο ￡叮 ΧΘ · 0Τ , 1 ΠΑ Δ Γ Η[Λ Α ς Μ ϑ Λ ΚΔ ς Α ΜΙΚΑΚΑ Δ ΑΒ 7
Κ 引 言
根际细菌对凤眼莲降酚的影响已有报
道 ∴’] Φ 凤眼莲根分泌物整个混合物对细菌
的不同作用已有研究〔’] , 前文曾报道了凤
眼莲根分泌物组分及其中氨基酸对根际细
菌的趋化作用〔“] , 本文研究根分泌物氨基
酸对根际细菌降酚的影响 7
> 材料与方法
>7 实验材料
在 > < ! 耐 三角瓶中装人 < ! Ε Η ≅ ) ⊥ > 蔗
糖3Θ% < 7 = 一 8 7 ! 9的培养液 , >! ℃ , ;! Ε ΚΔ 灭菌
后 , 接人大小近似的无菌水葫芦3经组织培养得到
的9幼嫩顶芽 , 在> = 一 ;!℃ , > !!! / Ν 光强 , 每天 >
Π 光照的条件下 , 培养得到完整植株 7
实验菌株系 > 年从吴淞煤气厂曝气池污
水中筛选到的具有高效降酚性能的肠杆菌属细
菌 7 其基本特征和 特性为 : 革蓝氏阴性无芽抱杆
菌 , 大小为 ! 7 8 ‘ 7 ; “Ε , 以周毛运动 , 能以柠檬
酸盐和丙二酸盐作为唯一碳源 , 在 ;∀ ℃发酵葡萄
糖产酸产气 Φ Ξ 7 1 阳性 , ≅ 7 − 7 阴性 Φ 在三糖铁琼脂
上不产生 % Τ)Φ 鸟氨酸脱梭酶阳性 Φ精氨酸双水解
酶阳性 Φ 2 ∋ . 酶阴性 Φ 不液化明胶 Φ 能还原硝酸盐
, 高等学校博士点学科专项科研基金资助项 目 7
, , 现在复旦大学人 口研究所工作 7
< 年 月 日收到 , 月 = 日改 回 7
# ;8 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
为亚硝酸盐等等 7
选择有代表性的 > 种氨基酸 ≅ Α6 和 /ΒΧ 3分
别对该根际细菌具有正 、 负趋化作用 9 , 采用分析
纯成品 7
> 7 > 实验方法
> 7 > 7 细菌生长动态的测定 考虑到凤眼莲根分
泌物的实际浓度 3≅ Α : 约为 ! 一’ΕΓ Η· / 一 ‘, / ΒΧ 约
为 ! ’ 8 ΕΓ Η· / 一 ‘9 , 设计在含酚 ! 四 · Ε Η一 的
! ! 耐合成培养液3以酚为唯一碳源 9中 , ≅ Α6 的
浓度为 ! 一 ; 、 ! 一 礴 、 ! 一 < 、 ! 一 8 ΕΓ Η· / 一 , / ΒΧ 的浓
度为 ! 一 > 、! 一 ; 、 ! 一 # 、 ! 一 < 、 >! 一 8 Ε Γ Η· / 一 ‘, 同时
以不含氨基酸的含酚培养液接菌作为对 照 7 实验
温度为室温 7
将经过降酚酶活性诱导的细菌接人甘油盐培
养液中 , 至 ! 7 2 7 <Γ 二为 ! 7 ; 时 , 转 Η ΕΗ 人 ! 耐
含根分泌物的各培养中, 每隔 Τ Π 测细菌的浊度
! 7 2 7 <、ΔΕ , 直到稳定为止 7
> 7 > 7 > 细菌降酚效率的测定 酚的测定采用 # 一氨
基安替比林氯仿萃取法 川 7 在测定细菌浊度的同
时测酚浓度 , 测定时取样 ! 7 < Ε Η, 以不 含供试氨
基酸的含酚培养液不接菌作空 白试验 , 计算出降
酚效率 7
> 7 > 7 ; 细菌降酚酶活性的测定 细菌无细胞抽提
液35 0( 9的制备∴>7 ’〕: 把生长细菌的合成培养液 ,
以 ! Ε ΚΔ , 收集菌体 , 用 ! 7 !< ΕΓ 卜
/ 一 Η Θ%∀ 7 # 的磷酸缓冲液31_)9 洗涤 > 次 , 再加人
含 ! 丙酮的 1_) 悬浮菌, 补充至原体积 , 于 !℃
用超声波破碎 < ! < 7 然后 以 ∀ !! 印 Ε 离心 ;!
Ε ΚΔ , 除去细胞碎片, 所得上 清液即为 ∃0( 7 细菌降
酚酶活性的测定 ∴ ; ·‘] : ! ! ! Α 0( 加 ! ! ! Γ Ε Γ Η
· / 一 ’邻苯二酚 , 然后用 ! 7 3Υ< Ε ΓΗ · / 一 ‘ Θ % ∀ 7 # 的磷
酸缓 冲液补充 到 ; Ε Η, 搅匀 , 立 即 用 ∀ < ; _ 3< ;
Ω _ 9微机型数显紫外分光光度计在 ; ∀< Δ Ε 处测
定 > Ε ΚΔ 时的吸光值 7 再根据细菌的 + 7 2 7 <! ΔΗ ,
换算成 ! 7 2 7 <、 ΔΕ 为 ! 7 ; , Ε Η细菌! , 27 ; ∀ < 。Ε 变
化 ! 7 ! ! 为 酶活力 单位 7 即 , Δ ΚΣ ⎯ △ ! 7 ! !
! 7 2 7 ; ∀ < Δ Ε · Ε Η一 ‘3Γ 7 2 7 < , 。ΔΕ ⎯ ! 7 ; 9· Ε ΗΔ 一 ‘7 每隔 >
Π 测定酶活性 7
动态的影响
由表 可知 , 不 同浓度的 ≅Α6 对细菌
生长并无影响 , 生长曲线基本一致 7 由表 >
可见 , 不同浓度 的 /Β Χ 对细菌生长有 明显
影响 , / Β Χ 的加入使细菌的环境容纳量稍
稍增大 , 可能是增加了碳源的缘故 , 高浓度
的 /Β Χ3 ! 一 > 、 ! 一 ; Ε Γ Η· / 一 ‘9延滞细菌的生
长 , 使对数期相对延后 , 但不影响细菌的环
境容纳量 , 低浓度的 / Β。3! 一 # 、 ! 一 < 、 ! 一 “
Ε ΓΗ · / 一 ’9对细菌无延滞作用 , 但其环境容
纳量有所提高 7
表 ≅ Α6 对细菌生长动态的影响
α ϑ Ρ ΗΑ ( ΙΜΑ5 6 Γ Μ ≅ Α 6 Γ Δ 6Π Α ς Ε Ω6 Π Γ Ι Π ϑ Α 6 Α Λ ϑ
时间 细菌浊度 + 7 2 7 < , 二浅Α 6 Α 8 ϑΗ 6 Ο Μ Ρ ΚΛ Κ6 Β
α ΚΕ Α—3Π9 ∃Ζ ! 一 ; ! 一 # ! 一 < ! 一 8! ! 7 ! ! ! 7 ! ! ! 7 ! ! ! 7 ! ! !> ! 7 ! ! = ! 7 ! != ! 7 ! ! ! 7 ! ! ! 7 ! ! ∀# ! 7 ! = ! 7 ! 8 ! 7 ! > ! 7 ! > > ! 7 ! 88 ! 7 ! # ! 7 ! # ; ! 7 ! # ∀ ! 7 ! # ; ! ! ; ∀= ! 7 < > ! 7 # < ! 7 < < ! 7 # < ! 7 < ;! ! 7 ; 8 ! 7 ; ; ! 7 ; = 8 ! 7 ; ; ! , ; > ! 7 ! 7 < !# ! 7 < < ! 7 < = ! 7 < > ! 7 < > ! 7 < ∀8 ! 7 <> < ! 7 < > > ! 7 < > ! 7 < > # ! 7 < > >= ! 7 <> ! 7 < > 8 ! 7 < > 8 ! 7 < ; ! ! 7 < > 8>! ! 7 <; ! ! 7 < > 8 ! 7 < > ! 7 < ; > ! 7 < > ∀表 > / ΒΧ 对细菌生长动态的影响
α ϑ Π ΗΑ > ( ΙΙΑ5 6 Γ Ι / ΒΧ Γ Δ 6ΠΑ ς侧Γ 6Π Γ Ι Ρ ϑ 5 6Α Μ Κϑ
时间α 一Ε Α —3Π9 ∃Ζ 细菌浊 度 !
7 2 7 , 卯 ? _ϑ Α 6 Α‘习 6 ΟΜ Ρ ΚΛ Κ6Β
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; 实验结果
; 7 > 凤眼莲根分泌物氨基酸对细菌降酚
; 7 凤眼莲根分泌物氨基酸对细菌生长
效率的影响
从表 ; 可知 , 不同浓度的 ≅ Α6 对细菌
# 期 赵大君等 :凤眼莲根分泌物氨基酸对根际肠杆菌属 0: 细菌降酚的影响 # ;∀
表 ; 不同浓度的 ≅ Α6 对细菌降酚效率的影响
α ϑ Ρ ΗΑ ; ( Ι阮6 Γ Ι ≅ Α6 Γ Δ 1Π Α Δ Γ Η·Λ Α公Μ ϑ Λ ΚΔ ς Α ΙΔ 5 ΚΑ Δ 5Β Γ Ι Ρ ϑ5 6ΑΛ ϑ
时间
α ΚΕ Α
3Π 9
酚浓度3Γ 7 2 7 绷 。91Π Α Δ Γ Η5Γ Δ Α Α Δ 6 Μ ϑ 6 ΚΓ Δ 3ΕΓ Η· / 一 ’9 酚降解率 ( ΙΙΚΑ ΚΑ Δ ΑΒ3 9
,‘∀:
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Δ八#!7曰77⋯了Ρ气‘ 肉、!,山月,‘ ∀#
空白
∃ %& # ∋
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(∗ ∗ ( ∗ ∗
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表 不同浓度的 567 对细菌降酚效率的影响
8 &9 %: ; <# 狡 = 4 < 567 4 # >3: # 4 %一 ? : ≅ Α & ? Β # ≅ : <# Χ Β: # Χ 6 4 Α 9 & Χ =: ΑΒ &
时间8 ΒΔ :
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酚浓度 Ε 4 ) Γ ) ‘闭 Η Φ> 3 : # 4 Ι 。4 # : : # =Α & , %4 # ΕΔ4 ϑ· Ι 一 ’Φ 酚降解率 ; <<Β: Β: # : 6 Ε Κ Φ
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∀ ) 0
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1 ∗ ) ∀
0 ∀ ) ∀
( ∗ ∗
∗
∗−+1(−∗+
的酚降解率没有太大影 响 , (∗ 一 2 、 ( ∗ ’ Δ 4%
· 5 一 ’ Ρ := 中酚的降解稍快一些 , 而 ( ∗ 一 ’、
( ∗ 一 “Δ 4%) 5 一 ‘ Ρ := 中酚降解率则和对照基
本一致 Σ 从表 可知 , (∗ 一 “、 (∗ 一 2 Δ 4 Τ · 5 一 ‘
浓度 的 5 67 抑制细 菌的降酚 , (∗ “ “Δ 4% ·
5 一 ‘的 5 67 表现 出更 强烈的抑制作用 , 酚
被完全降解的时间比对照约晚 (∗ 3 , ( ∗ 一 2
Δ 4% · 5 一 ‘中酚被完全降解的时间比对照约
晚 7 3 , ( ∗ 一 礴、 ( ∗ 一 , 、 ( ∗ 一 “Δ 4 % · 5 一 ‘浓度的
567 基本上对其降酚率没有影响 , 凤眼莲
根际的 5 67 浓度约为 (∗ ’ “Δ 4% · 5 一 ‘Ε在相
对较封闭的环境 中 Φ , 可见凤眼莲根际的
5 6 Υ 对细菌的降酚率无影响 )
2 ) 2 凤眼莲根分泌物氨基酸对细菌降酚
酶活性的影响
由表 , 可知 , Ρ := 不 同浓度对细菌降
酚酶活性基本无影 响, 酶活力最高值都在
第 (∗ 3 左右 , 呈现单峰曲线 , 第 (∗ 3 前后 ,
酶活力都减小 Σ 由表 + 可知 , 56 7 不同浓度
对细菌降酚酶 活性影响较大 , (∗ “ ς Δ4 卜
5 一 ‘的 5 6Υ 对降酚酶活性抑 制作用最强 ,
酶活力最高值出现在第 ( 3 左右 , 比对照
延后大约 3 , 随着浓度的减小 , 抑制作用
减弱 , (∗ 一 2 Δ 4% · 5 一 ‘ 56 , 中酶活力最高值
应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
也出现在第 # Π , ! “ 月 Ε ΓΗ · / 一 ‘ / ΒΧ 中酶
活力最大值比前两个浓度 中的较高 , 最高
值出现在第 > Π , 比对照延后 Τ Π , ! 一 < 、
! “ 8ΕΓ Η· / 一 ‘ / ΒΧ 中最大值 同对照差不
多 , 最大值出现时间也一样 7
表 < ≅Α6 对细菌降酚酸活性的影响
α ϑ Ρ ΗΑ < ( ΗΙΑ5 6 Γ Ι ≅ Α6 Γ Δ 1 ΠΑ ΔΓ /Λ雌Μ翻 ΚΔς ΑΟ Σ洲胜 ϑ5 6Κ讨 6Β
Γ Ι Ρ ϑ∃6 Α Λ ϑ
时 间α ΚΕ Α
3Π9
降酚酶活性3单位91ΠΑ Δ Γ Η一Λ呀Μϑ Λ Κ明 ΑΔΣ ΒΗΗ ΗΑ ϑ Α 6 Κ访6Β 3, Δ Κ69
! 一 ; 丝
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一 ‘ ! 一 Χ 丝
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八,,夕八巧#7⋯,!!月‘,气一,直!八入Π∀月卫Λ)人( ∗(−(
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∀ ( )
( ∗+ ) 2
( ∗− ) ,
0 2 ) 0
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∀, ) +
0 0 ) +
( (2 −
(∗ + ) 2
0 2 ) +
1 , ) 1
∀ − ) 2
+0, 月!飞曰ΩΠ⋯,‘#八∗1∀<Ο∗#67,Λ口用且Ο)二弓(
表 ‘ 5 6Ξ 对细菌降酚酶活性的影晌
8 & 9 %: ‘ ; <<瑰= 4 < 56Υ 4 # >3 : # ΝΨ ·? :≅ Α& ? Β# ≅ )Ζ ς6Δ : )Χ = Β衬= 6
4 < 卜& .= : ? &
时间
8 ΒΔ :Ε 3Φ
降酚酶活性 Ε单位Φ
>3 : #4 %一?呀Α & ?Β # ≅ : #Τ 灿 : & : = Β[ Β=6 Ε # Β= Φ
( ∗ 一 − (∗ 一 2 (∗ 一 ‘ (∗ 一 , ( ∗ 一 ‘
酚率仍很高 , 这主要是细菌数量多影 响的
结果 , 酚的降解主要在对数期完成 Σ 当细菌
进入稳定期时 , 数量不再增多 , 酶活力进一
步下降 , 降酚速率也减小 , 但这时环境中的
酚已差不多被全部降解 )
虽然 567 的不 同浓度对细菌生 长动
态有较大的影响 , 但从生长过程 、酶活力变
化情况和酚降解情况仍可看出三者之间的
联系 ) 当细菌生长出现时滞时 , 酶活力最高
峰也向后移动 , 降酚率也相应变化 )
∴ ?% :Α ]∀ ϑ认为 , 大肠杆菌对特定化合物
的趋化性与是否有利于它的生长没有必然
的联系 ) 但本项研究发现 , 对该细菌具有正
趋化作用的 Ρ := 对细菌的生长没有影响
Ε表 ( Φ , 而对该细菌具有负趋化作用的 5 67
对其生长却有一定的影 响 , 高浓度时对细
菌的生长有时滞作用 , 低浓度时则基本无
影响 ) 由此看来 , 细菌对化合物的趋性也能
反应出该种化合物对该细菌生长的影响 ,
具有正趋化作用的化合物不会抑制细菌的
生长 Σ具有负趋化作用的化合物在高浓度
时会抑制细菌的生长 )
一Θ一0,1∗一∀1(0一。州二一0−(∗
讨 论 参考文献
在不同浓度的 Ρ := 中 , 由于 Ρ := 对该
细菌的生长动态没有影响 , 各浓度中细菌
生长基本一致 ) + 一 (− 3 为其对数生长期 ,
从表 , 可见 , 酶活力在 (∗ 3 为最大 , 在 (∗
3 前后逐渐减小 ) 在 + 3 以后其降酚率开
始增大 , 到 (+ 3 以后又有所下降Ε表 2Φ , 可
见细菌在延迟期时 , 细菌数量少 , 酶活力低
Ε细菌的降酚酶是诱导性酶 Φ , 故这时降酚
率很低 Σ 当细菌进人对数期时 , 细菌数量增
多 , 酶活力增大 , 这时降酚速率大 , 当酶活
力达到最大值时 , 降酚速率最大 , 随着细菌
数量的进一步增多 , 酶活力反而下降 , 但降
方禹之等编 (0 1 ∀ ) 环境分析与监测 ) 上海 Ξ华东师范
大学出版社 )
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对根际肠杆菌 属 ⊥ Ξ 细 菌的趋化作 用 ) 应用 生态学
报, ∀ Ε − Φ Ξ − ∗ ∀ 一 − ( − )
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