《安徽理工大学》2012年博士论文

发布时间：2016-09-21 14:10

  本文关键词：里氏木霉FS10-C强化修复铜污染土壤的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《安徽理工大学》 2012年

里氏木霉FS10-C强化修复铜污染土壤的研究

田晔  

【摘要】：铜是生物正常生长发育所必需的微量元素,但过量的铜会干扰动植物和人的正常生理功能,造成植物生长缓慢甚至死亡且危害人类健康,因此铜污染修复具有重要的现实意义。木霉属真菌可通过分离培养获得纯培养、易于筛选,生物量大且适应酸性环境,且具有有重金属抗性或促进植物生长的功能,具有用于铜污染土壤修复的优势。鉴此,本研究以一株经筛选的里氏木霉FS10-C为研究对象,探讨其对铜污染土壤的强化修复效应和机理。主要研究内容和结果如下： 1)通过不同温度、湿度、pH和光照下里氏木霉FS10-C孢子萌发、菌丝生长及产孢情况探讨里氏木霉FS10-C的环境适应性,并初步评估了里氏木霉FS10-C的生物安全性,以评价其环境应用前提。结果表明,里氏木霉FS10-C在10-40℃和相对湿度60%～100%时均可进行孢子萌发和菌丝生长；在20～35℃时可产孢；在铜污染导致的偏酸性环境中(pH4-7)生长繁殖旺盛；光照利于产孢但对孢子萌发和菌丝生长影响不大。同时,里氏木霉FS10-C及其代谢产物无皮肤刺激性、无急性皮肤毒性不产生溶血效应。可见,里氏木霉FS10-C环境适应性广且对人畜无害,初步具备应用于环境铜污染修复前提条件。 2)通过摇瓶试验研究铜胁迫条件对里氏木霉FS10-C生长发育和积累铜的影响、对里氏木霉FS10-C成熟细胞形态及吸附铜的影响及对里氏木霉FS10-C生理特性的影响等,同时研究了里氏木霉FS10-C产铁载体能力,探讨该株木霉的铜胁迫响应及其抗性机制。结果表明：(1)里氏木霉FS10-C在Cu2+浓度不大于600mg/L的溶液中均可生长发育,且在含100、200和400mg/L Cu2+的溶液中铜积累率分别可达50.6%、30.3%和4.7%。SEM显示,在含100mg/L Cu2+溶液中,成熟里氏木霉FS10-C细胞形态无明显改变,400mg/L时菌体结构仍完整；EDX元素分析显示,在含100和400mg/L Cu2+的溶液中,里氏木霉FS10-C细胞铜的平均质量分数分别为18.50%和30.40%,且菌丝大于孢子；(2)里氏木霉FS10-C的铜抗性机制与细胞表面含氮基团和磷脂的作用、可溶性蛋白和GSH含量的增加及铁载体的分泌有关。可见,里氏木霉FS10-C是一株高铜抗性真菌,可通过菌体成分及生理生化调节机制积累和吸附铜,减少环境中的铜。 3)采用正交试验筛选最佳固体里氏木霉FS10-C制剂发酵方法。通过盆栽试验研究里氏木霉FS10-C木霉制剂对外源铜污染土壤海州香薷生长和铜吸收能力及对土壤质量的影响。结果表明：(1)里氏木霉FS10-C以苜蓿粉为固体发酵基质,在适宜发酵条件下可制成孢子含量较高的木霉制剂；(2)施加该木霉制剂后,除400mg/kg外源铜浓度土壤上地上部干重外,海州香薷生物量在各外源铜浓度土壤上均呈增加趋势；各外源铜浓度土壤NH4OAc提取态铜含量均显著高于PD培养基组(P0.05),且除l00mg/kg外源铜土壤上地上部外,海州香薷铜积累量均呈增加趋势,总积累量在100和400mg/kg外源铜土壤上均显著增加(P0.05)；(3)该木霉制剂显著提高了外源铜土壤上土壤速效磷含量、脲酶、脱氢酶和磷酸酶等土壤酶活性、土壤生物量碳含量及土壤pH,从而提高土壤质量。可见,里氏木霉FS10-C制剂可通过提高海州香薷生物量和活化土壤铜有效性增加其对海州香薷对铜的吸收能力,同时可显著提高土壤质量,具有土壤修复剂和微生物肥料双重功效。 4)通过研究里氏木霉FS10-C对海州香薷的促生作用、促生生物学特性、对海州香薷抗铜胁迫能力(铜抗性)的影响及里氏木霉FS10-C对土壤铜有效性的影响,探讨了里氏木霉FS10-C对海州香薷修复铜污染土壤强化作用的机理。结果表明：(1)里氏木霉FS10-C可产铁载体、ACC脱氨酶且具有较强的溶磷能力等促生生物学活性；(2)在无铜胁迫时,里氏木霉FS10-C可显著提高海州香薷萌发率,促进幼苗根系发育；(3)铜胁迫环境下,里氏木霉FS10-C亦可显著促进海州香薷种子萌发、提高生物量和根系活力,降低MDA含量、提高GSH含量及提高POD、SOD和CAT活性(P0.05)；(4)里氏木霉FS10-C生长发育的过程中降低培养基pH,发酵液有较强的浸提土壤铜的作用,提示里氏木霉FS10-C在代谢过程中释放酸性物质提高土壤铜有效性。可见,里氏木霉FS10-C通过促生活性和增强铜抗性促进铜胁迫下海州香薷的生长发育,通过产生酸性产物等提高土壤铜有效性,从而强化修复铜污染土壤。 综合以上研究认为,里氏木霉FS10-C是一株颇具研究潜力的铜污染生物修复菌,其木霉制剂可在铜污染土壤植物修复中发挥安全有效的强化作用。

【关键词】：
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X53
【目录】：

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  本文关键词：里氏木霉FS10-C强化修复铜污染土壤的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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