里氏木霉FS10-C強(qiáng)化修復(fù)銅污染土壤的研究.pdf

1、銅是生物正常生長發(fā)育所必需的微量元素，但過量的銅會干擾動植物和人的正常生理功能，造成植物生長緩慢甚至死亡且危害人類健康，因此銅污染修復(fù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。木霉屬真菌可通過分離培養(yǎng)獲得純培養(yǎng)、易于篩選，生物量大且適應(yīng)酸性環(huán)境，且具有有重金屬抗性或促進(jìn)植物生長的功能，具有用于銅污染土壤修復(fù)的優(yōu)勢。鑒此，本研究以一株經(jīng)篩選的里氏木霉FS10-C為研究對象，探討其對銅污染土壤的強(qiáng)化修復(fù)效應(yīng)和機(jī)理。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1)通過不同

2、溫度、濕度、pH和光照下里氏木霉FS10-C孢子萌發(fā)、菌絲生長及產(chǎn)孢情況探討里氏木霉FS10-C的環(huán)境適應(yīng)性，并初步評估了里氏木霉FS10-C的生物安全性，以評價(jià)其環(huán)境應(yīng)用前提。結(jié)果表明，里氏木霉FS10-C在10～40℃和相對濕度60％～100％時(shí)均可進(jìn)行孢子萌發(fā)和菌絲生長;在20～35℃時(shí)可產(chǎn)孢;在銅污染導(dǎo)致的偏酸性環(huán)境中(pH4～7)生長繁殖旺盛;光照利于產(chǎn)孢但對孢子萌發(fā)和菌絲生長影響不大。同時(shí)，里氏木霉FS10-C及其代謝產(chǎn)物無

3、皮膚刺激性、無急性皮膚毒性不產(chǎn)生溶血效應(yīng)。可見，里氏木霉FS10-C環(huán)境適應(yīng)性廣且對人畜無害，初步具備應(yīng)用于環(huán)境銅污染修復(fù)前提條件。
　　2)通過搖瓶試驗(yàn)研究銅脅迫條件對里氏木霉FS10-C生長發(fā)育和積累銅的影響、對里氏木霉FS10-C成熟細(xì)胞形態(tài)及吸附銅的影響及對里氏木霉FS10-C生理特性的影響等，同時(shí)研究了里氏木霉FS10-C產(chǎn)鐵載體能力，探討該株木霉的銅脅迫響應(yīng)及其抗性機(jī)制。結(jié)果表明:(1)里氏木霉FS10-C在Cu2+濃

4、度不大于600mg/L的溶液中均可生長發(fā)育，且在含100、200和400mg/LCu2+的溶液中銅積累率分別可達(dá)50.6％、30.3％和4.7％。SEM顯示，在含100mg/LCu2+溶液中，成熟里氏木霉FS10-C細(xì)胞形態(tài)無明顯改變，400mg/L時(shí)菌體結(jié)構(gòu)仍完整;EDX元素分析顯示，在含100和400mg/LCu2+的溶液中，里氏木霉FS10-C細(xì)胞銅的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為18.50％和30.40％，且菌絲大于孢子;(2)里氏木霉FS

5、10-C的銅抗性機(jī)制與細(xì)胞表面含氮基團(tuán)和磷脂的作用、可溶性蛋白和GSH含量的增加及鐵載體的分泌有關(guān)?？梢姡锸夏久笷S10-C是一株高銅抗性真菌，可通過菌體成分及生理生化調(diào)節(jié)機(jī)制積累和吸附銅，減少環(huán)境中的銅。
　　3)采用正交試驗(yàn)篩選最佳固體里氏木霉FS10-C制劑發(fā)酵方法。通過盆栽試驗(yàn)研究里氏木霉FS10-C木霉制劑對外源銅污染土壤海州香薷生長和銅吸收能力及對土壤質(zhì)量的影響。結(jié)果表明:(1)里氏木霉FS10-C以苜蓿粉為固體發(fā)酵

6、基質(zhì)，在適宜發(fā)酵條件下可制成孢子含量較高的木霉制劑;(2)施加該木霉制劑后，除400mg/kg外源銅濃度土壤上地上部干重外，海州香薷生物量在各外源銅濃度土壤上均呈增加趨勢;各外源銅濃度土壤NH40Ac提取態(tài)銅含量均顯著高于PD培養(yǎng)基組(P＜0.05)，且除100mg/kg外源銅土壤上地上部外，海州香薷銅積累量均呈增加趨勢，總積累量在100和400mg/kg外源銅土壤上均顯著增加(P＜0.05）;(3)該木霉制劑顯著提高了外源銅土壤上土壤

7、速效磷含量、脲酶、脫氫酶和磷酸酶等土壤酶活性、土壤生物量碳含量及土壤pH，從而提高土壤質(zhì)量?？梢?，里氏木霉FS10-C制劑可通過提高海州香薷生物量和活化土壤銅有效性增加其對海州香薷對銅的吸收能力，同時(shí)可顯著提高土壤質(zhì)量，具有土壤修復(fù)劑和微生物肥料雙重功效。
　　4)通過研究里氏木霉FS10-C對海州香薷的促生作用、促生生物學(xué)特性、對海州香薷抗銅脅迫能力（銅抗性）的影響及里氏木霉FS10-C對土壤銅有效性的影響，探討了里氏木霉FS1

8、0-C對海州香薷修復(fù)銅污染土壤強(qiáng)化作用的機(jī)理。結(jié)果表明:(1)里氏木霉FS10-C可產(chǎn)鐵載體、ACC脫氨酶且具有較強(qiáng)的溶磷能力等促生生物學(xué)活性;(2)在無銅脅迫時(shí)，里氏木霉FS10-C可顯著提高海州香薷萌發(fā)率，促進(jìn)幼苗根系發(fā)育;(3)銅脅迫環(huán)境下，里氏木霉FS10-C亦可顯著促進(jìn)海州香薷種子萌發(fā)、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(P＜0.05）;(4)里氏木霉FS10-C生長發(fā)育的過程