具有溶镉能力的微生物筛选及其促生特性研究

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农业地区的镉污染是许多国家农业土壤中一个最常见的污染,已成为一个严重的环境问题。物理化学修复技术虽然修复速度快,但成本高,容易造成二次污染。植物修复技术因成本低、环境友好和原位修复等优势受到关注,但植物生长周期长、生物量低,容易受土壤环境以及重金属有效性的影响,导致植物修复的效果不理想。因此微生物协助植物修复成为一种可行的措施,微生物通过代谢产生生物激素促进植物的生长,分泌有机酸等代谢物质活化土壤中的重金属,提高重金属的生物有效性,以及溶解土壤中的难溶性磷钾,促进植物对营养的吸收,从而提高植物的生长和对重金属的吸收能力。不同的菌株具备不同的活化重金属和促生的能力。因此本文从重金属污染土壤中筛选耐镉细菌,研究这些菌株对难溶性重金属的溶解能力,不同菌株间的吸附效率,以及研究对溶镉能力较强的菌株的产酸能力和促生特性,以期得到既具备溶镉能力,又具备促生能力的菌株,为植物-微生物修复的菌肥开发提供科学依据。从8个取样点土壤中筛选菌株,利用含有重金属镉的低磷蔗糖培养基进行细菌的初筛,分离得到28株菌株。其中从钨矿下游河流沉积物(KS)中分离得到6株菌,木贼与条穗苔草复合根际土壤(MT)分离得到6株菌,芒根际土壤(MJ)分离得到8株菌,木贼根际土壤(MZ)分离得到6株菌,矿渣(KZ)分离得到2株菌。这28株菌在含Cd2+100mg/L的平板上生长良好。研究28株菌对碳酸镉的溶解效果以及对溶液镉的吸附能力,试验结果表明,对碳酸镉具有较强溶解能力的菌株有13株,其镉溶出率高于60%、发酵液中镉含量在400 mg/L以上。这13株菌分离筛选自根际土壤,分别是MZ9、MZ10、MZ11、MZ12、MZ13、MZ14,MT18、MT19、MT20、MJ21、MJ22、MJ25、MJ27。13株菌株对镉的吸附效率低于50%,其中MZ12、MZ13和MZ14对镉的吸附率低于10%,13株菌能够使Cd2+在发酵液中保持游离态,对镉的吸附能力较低。具有溶镉能力的13株菌产有机酸试验结果表明,菌株生长代谢产酸使培养液pH降低,13株溶镉能力较强的菌株均能分泌草酸、乙酸和柠檬酸。此外,分泌酒石酸的菌株是MJ21、MJ22、MJ25和MJ27,分泌乳酸的菌株是MT18、MT19、MZ13和MZ14,分泌琥珀酸的菌株是MZ13和MZ14。有机酸含量与镉溶出率相关性分析结果表明,菌株分泌草酸与碳酸镉的溶出率呈显著正相关。促生作用相关的生物学特性试验结果表明,13株菌具备溶磷解钾的能力,其中溶磷能力最强的是菌株MZ13,解钾能力最强的菌株是MZ9;13株菌株产铁载体的能力较弱,有4株菌不具备分泌铁载体的能力。不添加色氨酸时,有7株菌能够分泌IAA,而添加色氨酸时,13株菌均能分泌IAA,且分泌IAA的能力均增强。
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