大型真菌對重金屬污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)潛力研究.pdf

1、本文以大型真菌生物學(xué)和栽培學(xué)以及重金屬污染生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ),較為全面地從以下4個(gè)方面進(jìn)行了大型真菌對重金屬污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)潛力研究： 1.利用平板法研究了重金屬鎘、鉛及其復(fù)合污染對羊肚菌(Morchellaesculenta)、硬田頭菇(Agrocybe dura)、田頭菇(A.praecox)、柱狀田頭菇(A.cylindracea)和糙皮側(cè)耳(Pleurotus ostreatus)等5種大型真菌菌絲生長的影響以及這些大

2、型真菌菌絲體對重金屬的生物富集作用。結(jié)果如下： (1)利用供試菌株菌絲生長勢、菌落直徑和菌絲體干重等3個(gè)指標(biāo)綜合考察了鎘、鉛及其復(fù)合污染對5種大型真菌菌絲生長的影響,得出結(jié)論：利用平板法測定重金屬等污染物對大型真菌菌絲體生長的影響時(shí)對菌絲生長勢、菌落直徑和菌絲體干重等多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合考察是必要的。 (2)總體來講,在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),隨著重金屬濃度的增大,5種供試菌株菌絲生長勢、菌落直徑和菌絲體干重等均隨著重金屬濃

3、度的增大而減弱或降低；氣生菌絲生長勢減弱和基內(nèi)菌絲生長受到抑制等可能是菌落直徑和菌絲體干重受到不同程度抑制的原因。 (3)5種供試菌株菌絲體對Cd、Pb均具有生物富集作用,并且隨著重金屬濃度的增大,菌絲體中重金屬含量逐漸增大。初步認(rèn)為在Cd、Pb復(fù)合處理?xiàng)l件下,促進(jìn)了5種供試菌株菌絲體對Pb的吸收而抑制了對Cd的吸收。 2.利用液體培養(yǎng)法研究了Cd脅迫對羊肚菌和硬田頭菇菌絲抗氧化防御系統(tǒng)的影響。結(jié)果如下：

4、(1)在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),Cd污染對羊肚菌和硬田頭菇菌絲造成氧化脅迫,誘發(fā)了超氧化物歧化酶(SOD)活性升高以清除自由基傷害；隨著Cd脅迫時(shí)間延長或者脅迫程度增大,超過了羊肚菌和硬田頭菇菌絲所能忍受的極限,出現(xiàn)一定程度的中毒反應(yīng)而抑制SOD產(chǎn)生致使SOD活性降低,說明SOD的抗氧化能力是臨時(shí)而有限的,只在一定氧化脅迫的范圍內(nèi)有效。 (2)在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),羊肚菌和硬田頭菇菌絲過氧化氫酶(CAT)活性對Cd脅迫反應(yīng)在低濃度短時(shí)期內(nèi)較

5、為敏感,隨著Cd脅迫時(shí)間的延長,CAT活性逐漸恢復(fù)至對照水平。 (3)在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),羊肚菌菌絲中還原型谷胱甘肽(GSH)含量隨著Cd脅迫濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長被顯著誘導(dǎo)；在低濃度短時(shí)期內(nèi),硬田頭菇菌絲中GSH含量隨著Cd脅迫濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長被顯著誘導(dǎo),爾后隨著Cd脅迫時(shí)間的延長以及Cd濃度的增加,GSH含量逐漸趨于穩(wěn)定。 (4)在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),羊肚菌菌絲和硬田頭菇菌絲中丙二醛(MDA)含量

6、隨著Cd脅迫濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長而逐漸增加。 (5)在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),羊肚菌菌絲和硬田頭菇菌絲中超氧陰離子自由基(O2-)產(chǎn)生速率隨著Cd濃度的增大而提高,但是卻隨著Cd脅迫時(shí)間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。 (6)在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),羊肚菌菌絲和硬田頭菇菌絲中過氧化氫(H2O2)含量隨著Cd濃度的增大而提高,隨著Cd脅迫時(shí)間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。 3.首次調(diào)查了天津市,主要是天津經(jīng)濟(jì)技

7、術(shù)開發(fā)區(qū)的野生大型真菌資源狀況并主要測定了泰達(dá)兩個(gè)不同區(qū)域的36種野生大型真菌及其基質(zhì)中重金屬(Cd、Pb和Cu)的含量。結(jié)果如下： (1)通過分類鑒定,確認(rèn)所采集的大型真菌標(biāo)本共計(jì)1亞門、3綱、5目、13科、21屬、63種。所采集的大型真菌中種數(shù)排在前3名的科分別是鬼傘科Coprinaceae、蘑菇科Agaricaceae和糞繡傘科Bolbitiaceae。 (2)按營養(yǎng)方式,將所采集大型真菌的生態(tài)類型劃分為腐生型

8、和共生型2大類；按功能和性質(zhì)不同,將所采集的大型真菌劃分為食用菌、藥用菌、毒菌(包括懷疑具毒、與其它共食可引發(fā)中毒者)和其他類型4大類。 (3)泰達(dá)36種野生大型真菌中Cd含量較高的有：林地蘑菇(Agaricus silvaticus)菌蓋和菌柄Cd含量分別是3.12 mg·kg-1和1.11 mg·kg-1;白林地蘑菇(A.silvicola)菌蓋和菌柄Cd含量分別是3.01 mg·kg-1和1.43 mg·kg-1。Pb含

9、量較高的有：白林地蘑菇菌蓋和菌柄中Pb含量分別為4.91 mg·kg-1和6.67 mg·kg-1;毛頭鬼傘(Coprinus comatus)菌蓋和菌柄中Pb含量分別為4.32 mg·kg-1和5.96mg·kg-1;灰白蘑菇(A.pratensis)菌蓋和菌柄中Pb含量分別為3.61 mg·kg-1和4.83 mg·kg-1.Cu含量較高的有：林地蘑菇菌蓋和菌柄中Cu含量分別為85.08mg·kg-1和38.06 mg·kg-1;紫

10、褐蘑菇(A.rubellus)菌蓋和菌柄中Cu含量分別為73.73 mg·kg-1和42.17 mg·kg-1。 (4)泰達(dá)36種野生大型真菌Cd和Cu2種重金屬含量的C/S比值大于1或者接近于1,如對Cd而言,田頭菇、紫褐蘑菇和林地蘑菇的C/S的比值較大,分別為3.44、3.15和3.01;Pb的C/S比值大于1、小于1或者接近于1。 (5)相對來講,泰達(dá)36種野生大型真菌對Pb的富集能力較弱,對Cd和Cu的富集能力較強(qiáng)。

11、 4.研究了重金屬鎘、鉛及其復(fù)合污染對袋栽和覆土盆栽糙皮側(cè)耳子實(shí)體生長的影響以及糙皮側(cè)耳子實(shí)體對重金屬的生物富集作用。結(jié)果如下： (1)在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi),無論成熟菇還是幼嫩菇,糙皮側(cè)耳各潮次的子實(shí)體產(chǎn)量均隨著培養(yǎng)料和覆土中重金屬濃度的增大而降低。 (2)在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi),無論成熟菇還是幼嫩菇,糙皮側(cè)耳各潮次子實(shí)體重金屬含量均隨著培養(yǎng)料和覆土中重金屬濃度的增大而增大,如對于單一Cd污染而言,袋栽成熟菇頭潮子實(shí)體

12、Cd含量由對照處理的0.04 mg·kg-1增大到16mg·kg-1濃度處理的14.38 mg·kg-1;各潮次子實(shí)體對培養(yǎng)料和覆土中重金屬的富集系數(shù)均隨著培養(yǎng)料和覆土中重金屬濃度的增大而降低,如對于單一Cd污染而言,袋栽成熟菇頭潮子實(shí)體的富集系數(shù)由1.67降為0.90。此外,所有處理的第1潮子實(shí)體中重金屬含量高于第2潮。因此,糙皮側(cè)耳子實(shí)體重金屬含量與培養(yǎng)料和覆土中重金屬濃度、重金屬元素之間互作以及子實(shí)體的菇齡和潮次有關(guān)。

13、(3)在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi),無論成熟菇還是幼嫩菇,糙皮側(cè)耳子實(shí)體對重金屬的平均提取率隨著培養(yǎng)料和覆土中重金屬濃度的增大而降低,如對于單一Cd污染而言,袋栽成熟菇子實(shí)體的平均提取率由23.29％降為9.81％。糙皮側(cè)耳的生態(tài)類型、栽培方式、培養(yǎng)料和覆土中重金屬種類和含量、重金屬元素間的相互作用、覆土性質(zhì)以及糙皮側(cè)耳的品種、結(jié)實(shí)間隔和菇齡等因素影響糙皮側(cè)耳子實(shí)體對培養(yǎng)料和覆土中重金屬的平均提取率。 5.研究了重金屬鎘、鉛及其復(fù)合污染對

14、覆土盆栽姬松茸(Agaricus blazei)子實(shí)體生長的影響以及姬松茸子實(shí)體對重金屬的生物富集作用。結(jié)果如下： (1)在本試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),隨著培養(yǎng)料重金屬濃度的增大姬松茸子實(shí)體總產(chǎn)量降低。 (2)在本試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi),各潮次子實(shí)體菌蓋和菌柄重金屬含量均隨著培養(yǎng)料中重金屬濃度的增大而增大,如對于單一Cd污染而言,頭潮子實(shí)體菌蓋Cd含量由對照處理的4.69 mg·kg-1增大到32 mg·kg-1濃度處理的33

15、2.32 mg·kg-1,菌柄Cd含量由對照處理的1.20 mg·kg-1增大到32 mg·kg-1濃度處理的71.05mg·kg-1;各潮次子實(shí)體菌蓋和菌柄對培養(yǎng)料中重金屬的富集系數(shù)均隨著培養(yǎng)料中重金屬濃度的增大而降低,如對于單一Cd污染而言,頭潮子實(shí)體菌蓋的富集系數(shù)由46.90降為10.35,菌柄的富集系數(shù)由11.93降為2.22。對于Cd而言,各個(gè)處理的第1潮子實(shí)體菌蓋和菌柄中重金屬含量均分別高于第2潮,各個(gè)處理的各潮次子實(shí)體菌蓋

16、中重金屬含量均高于相應(yīng)菌柄,菌蓋和菌柄中重金屬濃度的比值(C/S)范圍為3.44-4.74。對于Pb而言,各個(gè)處理的第1潮子實(shí)體菌蓋和菌柄中重金屬含量均分別高于第2潮,各個(gè)處理的各潮次子實(shí)體菌蓋中重金屬含量和相應(yīng)菌柄中重金屬含量相似。因此,姬松茸子實(shí)體Cd和Pb含量與培養(yǎng)料中Cd和Pb濃度、Cd與Pb之間互作以及子實(shí)體的潮次有關(guān)。 (3)總體來講,姬松茸子實(shí)體對重金屬的平均提取率隨著重金屬濃度的增大而降低,如對于單一Cd污染而

17、言,子實(shí)體的平均提取率由81.45％降為15.19％。培養(yǎng)料重金屬濃度、重金屬元素之間的相互作用以及姬松茸本身富集重金屬的特性等影響姬松茸子實(shí)體對重金屬的平均提取率。 從上述結(jié)果可知,大型真菌對重金屬具有明顯的生物富集作用。姬松茸是目前富集鎘能力較強(qiáng)、為數(shù)不多的具有重金屬生態(tài)修復(fù)優(yōu)勢且具有重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)潛力的大型真菌,以后應(yīng)從污染場地就地栽培技術(shù)、菌種改良以及覆土中重金屬對子實(shí)體富集重金屬的影響等方面進(jìn)行深入研究,為早