产吲哚乙酸菌对镍和镉污染土壤的修复研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jerryymy
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近些年来,镍(Ni)和镉(Cd)污染耕地土壤的安全生产受到了人们的广泛关注,因微生物修复法具有成本低和对环境友好的优点,其在重金属污染修复领域具有很大的潜力日益受到重视。本文以Ni和Cd污染耕地土壤的安全生产为目标,分离获得了一株产吲哚乙酸(IAA)菌,进一步研究了该产IAA菌的产IAA特质及其对Ni2+和Cd2+的响应特征,以及和睾丸酮丛毛单胞菌ZG2联合生物炭对Ni和Cd污染土壤的修复效果,主要研究结果如下:(1)从污染土壤中分离获得了一株抗Ni和Cd的沙福芽孢杆菌Bacillus safensis,命名为N4。菌株N4对Ni2+和Cd2+有很强的抗性,在其浓度分别为为800 mg·L-1和50 mg·L-1时生长虽然受到影响,但发酵液的OD600仍然可以达到1.422和0.413。菌株N4产IAA的量高达87.84 mg·L-1,随着Ni2+浓度的增加IAA的产生量逐渐降低,但当Ni2+的浓度达到800 mg·L-1,IAA的含量仍然可达34.37 mg·L-1;随着Cd2+浓度的增加IAA的产生量先增加后降低,当Cd2+的浓度为10 mg·L-1时,IAA的含量最高,可达87.13 mg·L-1,当Cd2+的浓度为50 mg·L-1时,IAA的产生量仍然可达18.96 mg·L-1。菌株N4单一修复Ni和Cd污染土壤时,能够显著增加小白菜的株高、根长、鲜重和干重,并且降低了小白菜地上部Ni含量,却增加了小白菜地上部Cd的含量。(2)菌株N4能够与睾丸酮丛毛单胞菌ZG2共生,二者的的细胞数量比为9:1左右。与菌株N4相比复合菌对Cd2+的抗性明显增强,当Cd2+浓度在50 mg·L-1时发酵液的OD600仍能达到0.532,但复合菌对Ni2+的抗性没有明显的变化。复合菌株IAA产生量随着Ni2+浓度的增加逐渐降低,但随着Cd2+浓度的增加IAA的产生量先增加后降低,与单一菌株N4产IAA的趋势一致,但Ni2+和Cd2+对复合菌株的影响程度小于单一菌株N4的。菌株N4和ZG2的静止和生长细胞都可附着于生物炭表面,不但保持了其产IAA的能力,而且还可降低Ni2+和Cd2+对菌体细胞形态的影响。生物炭能够增强单一菌株和复合菌的修复效果,其中复合菌与生物炭联合修复Ni和Cd污染土壤后,小白菜的株高、根长和鲜重与无处理的对照相比分别增加了93.46%、32.74%和4.60倍;土壤中有效态Ni和Cd的含量分别降低了47.75%和52.95%;小白菜地上部Ni和Cd的含量降低至0.22 mg·L-1和0.15mg·L-1,符合食品安全标准,可满足Ni和Cd污染土壤的安全生产要求。以上结果表明,本研究分离获得的抗Ni和Cd的产吲哚乙酸沙福芽孢杆菌N4对Ni2+和Cd2+不但具有较强的抗性,而且在较高浓度Ni2+和Cd2+的影响下依然保持较好的产IAA能力。并且菌株N4与睾丸酮丛毛单胞菌ZG2具有明显的共生关系,共同培养过程中对Ni2+和Cd2+的抗性明显增强。复合菌与生物炭联合修复Ni和Cd污染土壤后,促进了小白菜生长的同时小白菜地上部Ni和Cd的含量也达到了食品安全标准。为利用产吲哚乙酸菌修复Ni和Cd土壤提供了优良的菌种资源、理论依据和技术支持。
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