阿特拉津降解群落DNC5特性及土壤修復(fù)效果研究.pdf

1、阿特拉津是目前我國(guó)東北地區(qū)使用最為廣泛的除草劑，同時(shí)作為一種典型的有機(jī)污染物由其引發(fā)的生態(tài)和環(huán)境問題也日益嚴(yán)重。本文首先以實(shí)驗(yàn)室前期分離得到的阿特拉津降解菌群DNC5為研究對(duì)象，研究了菌群DNC5降解阿特拉津的能力、群落組成以及群落基本功能;同時(shí)從菌群DNC5中分離得到功能菌株DNS10，研究了DNS10降解阿特拉津能力、生長(zhǎng)特性以及降解途徑，并對(duì)菌株DNS10中含有的降解基因進(jìn)行了基因克隆以及基因定位;最后對(duì)阿特拉津降解菌群DNC5對(duì)

2、污染土壤的修復(fù)作用進(jìn)行了初步研究。主要結(jié)果如下:
　　 當(dāng)接菌量為1％（v/v，菌懸液濃度為OD600=1），菌群DNC5能夠在40 h將100 mg·L-1的阿特拉津完全降解。通過(guò)平板直接分離法和液體培養(yǎng)基富集培養(yǎng)法，發(fā)現(xiàn)菌群DNC5由四株形態(tài)各異的可培養(yǎng)菌株組成，同時(shí)根據(jù)16Sr RNA基因序列相似性分析結(jié)果，將四株菌株分別命名為:Bacillus subtilis DNS4、Arthrobacter sp.DNS9、Art

3、hrobacter sp.DNS10和Variovorax sp.DNS12。
　　 底物利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:菌群DNC5中只有菌株DNS10能夠以阿特拉津作為唯一氮源生長(zhǎng)，菌株DNS4和菌株DNS12則是能夠利用氰尿酸作為唯一氮源生長(zhǎng)的菌株，菌株DNS9能夠利用乙胺和異丙胺作為唯一氮源生長(zhǎng)。外加典型氮源實(shí)驗(yàn)表明，典型氮源的加入能夠促進(jìn)菌株的生長(zhǎng)，但并不會(huì)改變菌株原有底物利用特性，即上述四株菌株中依舊只有菌株DNS10能夠降解阿特

4、拉津。在所選用的簡(jiǎn)單氮源存在條件下，除菌株DNS10外的其他三株純培養(yǎng)菌株并能通過(guò)再共代謝的方式來(lái)分解阿特拉津。此外，當(dāng)異丙胺的濃度為100 mg·L-1時(shí)，菌株DNS10降解阿特拉津能力受到抑制。
　　 構(gòu)建人工降解群落研究上述四種群落組成菌之間的協(xié)同作用，結(jié)果表明，各類包含菌株DNS10的人工群落降解阿特拉津的速度均要好于菌株DNS10自身分解阿特拉津速率。上述結(jié)果一方面說(shuō)明菌株DNS10的關(guān)鍵作用，同時(shí)也說(shuō)明菌株之間存在一

5、定協(xié)同作用。另外，菌群DNC5生長(zhǎng)以及降解情況要優(yōu)于人工群落，說(shuō)明菌株之間存在著一種比較復(fù)雜的協(xié)同關(guān)系。
　　 利用PCR技術(shù)，以降解菌DNS10為模板對(duì)分別對(duì)以報(bào)道的阿特拉津降解基因進(jìn)行擴(kuò)增，成功擴(kuò)增出trzN、atzB和atzC基因保守片段，同時(shí)采用液相色譜法測(cè)定降解菌DNS10降解阿特拉津終產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)，當(dāng)菌株DNS10將100 mg·L-1的阿特拉津完全降解后，環(huán)境中所積累的氰尿酸濃度為66.13+2.11 mg·L-1。上

6、述兩方面的研究結(jié)果可以說(shuō)明:菌株DNS10能夠?qū)⑻乩蚪到鉃闊o(wú)明顯生物毒性的氰尿酸。
　　 通過(guò)已報(bào)道質(zhì)粒提取和檢測(cè)手段證明菌株DNS10內(nèi)存在一個(gè)片段大于23 kb的質(zhì)粒。分別以菌株DNS10和質(zhì)粒消除突變型菌株DNS10-PE為模版進(jìn)行降解基因擴(kuò)增，證明菌株DNS10的降解基因均位于質(zhì)粒上。
　　 在此研究基礎(chǔ)上，對(duì)菌群DNC5對(duì)土壤中阿特拉津降解情況進(jìn)行了研究，經(jīng)過(guò)25天的修復(fù)處理后，添加菌群DNC5的修復(fù)處理土

7、壤樣品中基本無(wú)阿特拉津被檢出。而為添加降解菌的污染處理中，阿特拉津在土壤中殘留濃度仍高達(dá)9.98±1.31 mg/kg，說(shuō)明投加菌群DNC5可以加快黑土中阿特拉津的分解速度。同時(shí)結(jié)合修復(fù)過(guò)程中土壤樣品的關(guān)鍵土壤酶活性指標(biāo)來(lái)對(duì)菌群DNC5修復(fù)阿特拉津污染土壤過(guò)程的生態(tài)安全性進(jìn)行初步的評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:降解菌群DNC5對(duì)阿特拉津污染土壤的土壤酶活性具有一定的影響，土壤中的阿特拉津?qū)ν寥离迕?、磷酸酶具有先抑制后激活作用，?duì)于蔗糖酶有明顯的抑制作