【摘要】：隨著農業(yè)生產的發(fā)展以及工業(yè)化和城市化的不斷推進,各種重金屬會通過大氣沉降、肥料施用、污水排放和地表徑流等途徑進入農田土壤中對土壤環(huán)境質量和農產品安全生產構成了嚴重威脅,成為急需解決的土壤環(huán)境問題之一。環(huán)境中存在一類可通過生物礦化作用形成碳酸鹽礦物來固結土壤重金屬微生物,這類微生物在重金屬污染環(huán)境生物修復方面具有重要的應用價值。因此本文試圖從長期施加雞糞豬糞等農家肥的大棚蔬菜根際土壤中分離獲得可以進行碳酸鹽礦化的細菌,并且進一步研究其礦化機理、對土壤中重金屬的礦化以及礦化產物的穩(wěn)定性,主要研究結果如下:(1)分離獲得了一株能降解尿素釋放碳酸根,進而通過生物礦化作用固結重金屬的細菌,系統(tǒng)發(fā)育分析和生理生化特征表明該菌株為氧化木糖無色桿菌,將其命名為LAX2。菌株LAX2可在含尿素的培養(yǎng)基中快速生長,所產脲酶的活力最高可達140U·mL~(-1),發(fā)酵液的pH可達9.06。菌株LAX2對Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的耐受濃度分別可達到115 mg·L~(-1)、105 mg·L~(-1)和35 mg·L~(-1),X-射線衍射分析(XRD)、傅里葉紅外光譜分析(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜(EDS)分析,表明菌株LAX2可通過生物礦化作用形成直徑較大的微球形晶體,對單一的Cu、Pb和Cd可分別形成Cu_2(OH)_2CO_3、PbCO_3和CdCO_3礦物。菌株LAX2的菌體細胞吸附作用、生物礦化作用和非礦化沉淀作用對溶液中Cu~(2+)的去除率分別為93%、85%和72%,對Pb~(2+)的去除率分別為91.6%、86.3%和67.4%,對Cd~(2+)的去除率分別為92.2%、89.1%和78.2%。(2)菌株LAX2對重金屬污染土壤的修復研究表明,土壤中有效態(tài)Cu被快速固定,培養(yǎng)5、10和30 d后土壤有效態(tài)Cu的含量分別下降了52.3%、73.7%和87.4%;Pb的含量分別下降了56.1%、76.5%和86.8%;Cd含量分別降低62.1%、75.7%和89.2%。與菌體細胞吸附和化學沉淀相比,生物礦化作用固定的Cu對短期內的淹水和反復凍融具有很強的抗性作用。向Pb污染土壤中加入發(fā)酵液、無菌發(fā)酵液、菌體細胞后分別進行小白菜盆栽試驗,與對照相比,小白菜的株高分別增加了49.4%、21.6%和9.6%;土壤中有效態(tài)Pb含量分別降低78.1%、64.2%和52.4%,小白菜中Pb的含量分別下降了56.5%、27.4%和14.5%。Cd污染稻田土壤經菌株LAX2發(fā)酵液、無菌發(fā)酵液和菌體細胞修復后,水稻根部Cd含量分別下降了35.3%、19.4%和12.5%,莖葉Cd含量分別降低了26.7%、15.6%和8.4%,水稻籽粒中Cd含量分別降低了28.7%、16.4%和7.5%,土壤有效態(tài)Cd含量分別下降了56.9%、34.5%和21.0%。以上研究結果表明,從植物根際土壤中分離獲得的氧化木糖無色桿菌對多種重金屬具有抗性和生物礦化作用,形成的礦化產物在土壤中具有較高的穩(wěn)定性。修復后的重金屬污染土壤對植物的生長不會產生不良影響,反而能夠通過生物礦化作用降低重金屬有效態(tài)含量,促進植物的生長和減低對重金屬的吸收。因此菌株LAX2在單一和復合污染土壤生物修復方面具有重要的應用價值。
【學位授予單位】：吉林農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X53;X172
【圖文】：

不透明的菌落。光學顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，菌體陰性，氧化酶和觸酶陽性，苯丙氨酸脫氨酶性，產氣。菌株 LAX2 的 16S rRNA 與已公布于strain SR50-12（氧化木糖無色桿菌 SR50-12100%。同時，采用鄰接法，對測序獲得的 16S序列進行系統(tǒng)發(fā)育樹的構建（圖 3-1-2），分析LAX2 與 Achromobacter xylosoxidans strain S傳距離最近，處于同一進化分支，推斷其可SR50-12（氧化木糖無色桿菌 SR50-12）或無

圖 3-3-1 Pb2+對菌株Fig.3-3-1 Effects of Pb2+concentr3.3.2 Pb 的生物礦化產物分析Pb 礦化產物的 SEM（圖 3-3-2a）可以看的球狀晶體，但球狀晶體的直徑分布不均勻從圖中還可以看出 PbCO3 的最大直徑可達到可以看出，礦化產物表面基團存在 C-O 基團PDF 標準卡片（47-1734），確定其分子式為 礦化產物中含有 Pb、C、O 等元素（圖 3-3-9010000.20 100 105 Pb2+濃度/（m

【參考文獻】

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本文編號：2724883