阿特拉津降解细菌的直接检测及分离

摘要：利用改良的 SM固体培养基,对受除草剂污染的土壤中阿特拉津降解菌进行了检测、计数及分离。研究发现,在工业污染土壤中,阿特拉津降解菌群成为微生物群落的主要组成部分,而在农业土壤中仅占次要地位。用多重PCR分析了靶向基因trzN 和 atzABC,表明含trzN-atzBC基因组合的降解菌在山东省工业及农业土壤中占主导地位。因为富集偏差的消除,直接分离方法更利于阿特拉津降解菌多样性分析的研究。     

产脲节杆菌 DnL1-1与植物联合对阿特拉津的降解

利用沙-土试管试验评价了产脲节杆菌Dn L1-1分别与小麦及苜蓿协同作用下对阿特拉津的降解。结果表明,菌株接种植物种子后能保护植物免受阿特拉津药害。该菌分别与小麦及苜蓿联合作用,30 d内对施加的阿特拉津的降解率分别达到99.7%~99.8%和70.2%~75.8%。试验结果表明,产脲节杆菌Dn L1-1与植物联合对阿特拉津有较强的降解能力。该菌通过拌种的方式施加到污染土壤中,是一种有前景的方法。     

降解除草剂阿特拉津的细菌聚生体的分离和鉴定

将阿特拉津降解速度快但降解不完全的混合菌群与阿特拉津降解完全但降解速度慢的Pseudomonas sp.ADP菌株混合,经过长期驯化培养,筛选到一个能完全降解阿特拉津而且降解速度快的细菌聚生体(bacterial consortium).聚生体含有两个菌株,其中一个菌株来自混合菌群,命名为AD25,另一个是ADP的突变株,命名为Pseudomonas sp.ADP-V.通过16S rRNA基因测序,AD25被鉴定为节杆菌(Arthrobacter sp.).PCR分析和降解实验表明,AD25含有trzN-atzBC基因,能将阿特拉津降解成氰尿酸;ADP-V含有atzDEF基因,是ADP菌株丢失atzABC基因以后的衍生菌,能使氰尿酸进一步降解.由AD25和ADP-V组成的细菌聚生体能快速和完全降解阿特拉津.ADP-V的atzD基因表达和酶动力学实验表明,由于它编码的氰尿酸水解酶(AtzD)的339位蛋氨酸(Met)突变为苏氨酸(Thr),导致酶活力降低从而引起在生长培养基中出现少量氰尿酸积累.     

阿特拉津降解菌株Alclegenes sp.SG1的分离鉴定和降解特性研究

用富集培养法,从农药厂的工业废水中分离到降解除草剂阿特拉津的SG1菌株,经16S rRNA基因序列分析,该菌株被鉴定为产碱杆菌(Alcalegenes sp.).Alcalegenes sp.SG1能以葡萄搪、果糖、蔗糖、麦芽糖、丙酮酸钠或柠檬酸钠为碳源,以阿特拉津为唯一氮源生长,将阿特拉津完全矿化.PCR分析表明,SG1菌株含有阿特拉津降解基因atzA、atzB、atzC和trzD.生物降解实验表明,与模式菌株Pseudomonas sp.ADP不同,额外加入氮源NH4Cl或KNO3,并不影响SG1菌株对阿特拉津的降解,30℃震荡培养16 h后阿特拉津降解率在98%以上,这一特性使其成为应用于阿特拉津污染土壤生物修复的优良候选菌株.     

产脲节杆菌DnL1-1拌种对小麦籽粒氨基酸和蛋白质的影响

探明降解阿特拉津的产脲节杆菌Dn L1-1对小麦籽粒氨基酸和蛋白质的影响,为进一步完善降解菌Dn L1-1的功能,更好地应用该菌剂提供理论基础和实践基础。利用产脲节杆菌Dn L1-1拌种小麦种子并播种在夏玉米田中,使小麦籽粒附着不同浓度的活菌数目(1×105CFU/粒、1×106CFU/粒),从而测定其对收获小麦氨基酸和蛋白质的影响。结果表明,在收获期,两种浓度的处理均能够提高小麦的产量,上涨幅度为3. 51%和7. 14%,并且小麦籽粒含有的18种氨基酸总含量分别提高13. 94%和19. 33%,蛋白质含量提高10. 56%和22. 26%。由此可见,降解阿特拉津的产脲节杆菌Dn L1-1拌种小麦种子,有利于小麦籽粒氨基酸和蛋白质含量的提高,从而提高小麦的营养品质。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统对农药处理效能的研究

本文构建了人工湿地-微生物燃料电池耦合系统处理以阿特拉津为代表的农药, 以了解该系统的农药处理效能及处理机理. 结果显示, 该系统对阿特拉津具有较好的处理性能. 当阿特拉津浓度小于4 mg/L时, 系统的处理性能稳定保持在85%以上; 当阿特拉津浓度为4 mg/L时, 系统产电性能最优, 此时, 系统输出平均日电压, 最大功率密度及电流密度分别为284.4 mV、19.64 mW/m3及46.09 mA/m3. 农药对系统微生物多样性的影响显著, 而对微生物基因功能的影响不显著, 对系统菌属的影响小于电场. 系统优势菌门有变形菌门, 优势电化学活性菌门有拟杆菌门和厚壁菌门; 而降解农药优势菌门有放线菌门, 优势菌纲有Alphaproteobacteria与Actinobacteria, 优势菌属有Christensenellaceae_R-7_group.     

珍珠岩-磷酸化聚乙烯醇生物材料的制备及其降解阿特拉津特性

 阿特拉津因其普遍性、高污染性和难降解性一直是历年来的研究热点.其降解方法很多,其中基于阿特拉津降解菌、生物固定化和一些无机材料的生物降解是最有效的.本文利用磷酸交联剂对聚乙烯醇(PVA)进行改性,以珍珠岩作为添加介质,对阿特拉津降解菌——Pseudomonas W4包埋固定,制备出一种新型珍珠岩-磷酸化聚乙烯醇(PPVA)生物活性材料(简称珍珠岩-PPVA),并对其最佳制备条件以及在不同反应条件下该材料降解阿特拉津的效果进行探讨.该材料最佳制备条件为,珍珠岩(粒径为0.60~2.00mm)/10% PVA(V/V)=35/65,Pseudomonas W4包埋量1.0g/L,磷酸盐浓度1.25mol/L;外加碳源、磷源能够促进其降解阿特拉津;珍珠岩-PPVA在pH值为5.99~9.03时具有较好的降解效果,其抗酸碱能力优于游离W4菌.说明珍珠岩-PPVA可有效去除阿特拉津,可以作为新型材料加以深入研究应用于废水或土壤中阿特拉津降解.     

新制和老化微塑料对土壤阿特拉津消减的影响

为了探明老化前后微塑料对土壤中阿特拉津消减的影响，选取了新制和老化聚乙烯(PE和APE)微塑料，对其性质进行了表征；研究了它们对阿特拉津的吸附行为；考察了有无蚯蚓情况下土壤和孔隙水中阿特拉津浓度以及菌群结构对微塑料添加(0.2%和2%，质量比)的响应．在此基础上，探究了这两种微塑料对土壤中阿特拉津消减的影响与机制．结果表明：(1)这两种微塑料对阿特拉津的吸附等温线符合Freundlich模型(R²=0.96～0.97);APE对阿特拉津的吸附能力(lgK_f=1.29)略高于PE(lgK_f=1.27)，与老化前后PE表面极性的变化有关；(2)蚯蚓是影响土壤菌群结构的主要因素，而且蚯蚓存在时微塑料对菌群结构的影响更显著；添加蚯蚓使土壤中阿特拉津优势降解菌的相对丰度提高了8%～171%，并且优势降解菌相对丰度的增幅与微塑料老化和添加量有关；(3)这两种微塑料通过吸附抑制土壤中阿特拉津释放到孔隙水中，从而降低了阿特拉津的消减率(降幅在10%～67%之间)；相反，蚯蚓通过提高土壤降解菌的相对丰度，促进了阿特拉津的消减(消减率的增幅...     

土壤阿特拉津的生物修复机制的研究

阿特拉津主要用于一年生禾本科杂草和阔叶杂草的防除,由于其成本低、除草效果好,已迅速在世界范围内广泛使用。阿特拉津不易降解,在环境中持留时间长,频繁使用会污染农田土壤及周围水体,对生态环境和人类健康产生威胁。环境中的微生物种类基数大,容易异变,适应能力强,生物降解因具有高效、成本低,无二次污染的优点而成为研究的焦点。文章运用稳定性同位素探针技术(SIP)与各种分子生物学手段结合,展望了同位素探针技术在鉴定降解有机污染物的功能菌方面的前景。     

基于CR及Cytb基因序列的大泷六线鱼野生群体遗传多样性分析

为进一步了解山东省内大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)群体遗传背景和分化情况,合理保护与开发利用渔业资源,选取线粒体控制区(CR)和细胞色素b基因(Cytb)对分布于山东省近海沿岸的3个大泷六线鱼野生群体以及北黄海1个离岸大泷六线鱼野生群体的线粒体基因序列进行对比,分析它们的序列特征、遗传多样性和种群历史动态情况。经PCR扩增得到大泷六线鱼野生群体的CR和Cytb基因序列,全长分别为485bp和651bp。基于CR基因序列共检测到40个多态位点,单倍型多样性平均值为0.908,核苷酸多样性平均值为0.006,定义了53种单倍型。基于Cytb基因序列检测到56个多态位点,转换颠换比值为19.04,种内单倍型多样性平均值为0.934,核苷酸多样性平均值为0.005,定义了38种单倍型。对比分析表明,4个大泷六线鱼野生群体均具有高单倍型多样性和低核苷酸多样性。NJ系统进化树、群体间/内平均遗传距离、Fst值、基因流及AMOVA分析结果显示:山东省内近海沿岸大泷六线鱼野生群体和北黄海离岸野生群体遗传差异不显著,群体间存在频繁的基因交流,未形成显著的遗传分化。种群动态结果表明大泷六线鱼于更新世晚期经历了快速扩张,并形成了现有遗传格局。山东省内近海沿岸大泷六线鱼野生群体和北黄海离岸野生群体遗传结构之间不存在显著的地理隔离,这可能与人为增殖放流和秋冬季节黄海沿岸流及暖流有关,从而使得群体之间基因交流广泛。     

批实验中土壤对阿特拉津吸附的差异性研究

通过大量的批实验来确定阿特拉津在不同土壤样本中的吸附参数,并对各土壤特性与吸附参数的相关性进行统计分析．结果表明,吸附参数仅与土壤有机碳含量极显著正相关,超过80％的阿特拉津吸附参数的空间差异可由土壤有机碳含量的空间差异来解释;吸附参数服从正态分布．方差分析表明,阿特拉津在土壤中的吸附表现出很强的空间差异,在不同地点的阿特拉津吸附参数无显著区别,而在不同的深度差别显著．     

“宝钢”地区环境(土壤、作物)基底研究

本文探讨宝钢周围地区土壤、作物重金属和氟的基底浓度.在调查地区进行土壤和作物的采样和实测,表明该地区除了靠近吴淞工业区地段外,未受广泛而严重的重金属和氟污染.局部地区氟污染已危害作物和牲畜.土壤上下层锌镉比和土壤、作物锌镉比表明锌比镉更易在谷物中积累;镉只是残留在土壤表层,而锌则趋向于在土壤剖面中均匀分布. 运用对数距离与对数金属浓度回归分析,表明该地区农业土壤的重金属污染主要呈东南到西北方向,污染源来自吴淞工业区.     

“宝钢”地区环境(土壤、作物)基底研究

本文探讨宝钢周围地区土壤、作物重金属和氟的基底浓度。在调查地区进行土壤和作物的采样和实测,表明该地区除了靠近吴淞工业区地段外,未受广泛而严重的重金属和氟污染。局部地区氟污染已危害作物和牲畜。土壤上下层锌镉比和土壤、作物锌镉比表明锌比镉更易在谷物中积累;镉只是残留在土壤表层,而锌则趋向于在土壤剖面中均匀分布。运用对数距离与对数金属浓度回归分析,表明该地区农业土壤的重金属污染主要呈东南到西北方向,污染源来自吴淞工业区。     

兰州市不同功能区表层土壤Cu,Zn,Pb污染特征分析

将兰州市分为商业区、工业区、文教区、农业区等4大功能区,在各功能区选择采集表层土壤样本共29个,用原子吸收光谱仪分析了Cu,Zn,Pb的全量,用综合污染指数法和聚类分析法对各功能区表层土壤重金属污染进行了评价,初步揭示了兰州市不同功能区Cu,Zn,Pb的污染特征.分析结果表明商业区表土重金属污染最严重;工业区、文教区、农业区污染程度较接近,其污染程度取决于交通运输、工业活动和农业活动;绿化带对重金属污染的影响也相当明显.     

短枝木麻黄地理种源遗传多样性的RAPD分析

利用RAPD分子标记对35个短枝木麻黄（Casuarina equise fifolia）种源的遗传多样性和亲缘关系进行了分析．15个随机引物共扩增了出201条DNA带．其中148条为多态性带，占73．63％．平均每个引物扩增出9．9条多态性带．种源的Shannon’s多样性指数为0．4354，Nei’s基因多样度为0．2884，表明短枝木麻黄种源的遗传多样性水平较高．35个种源彼此的遗传距离在0．0884～0．7539之间，平均0．4045．经过UPGMA聚类分析将35个种源划分为A、B、C、D、E、F6个类群。其中A群5个种源，B群17个种源，C群4个种源．D群2个种源，E群1个种源．F群6个种源．     

对虾养殖池沉积物细菌的遗传多样性

为了解对虾养殖池沉积物中细菌的遗传多样性,采用细菌通用引物构建了细菌16S rRNA基因克隆文库,并从文库中随机挑选克隆子测序,得到37条有效序列,进行序列同源性分析和系统进化分析.结果表明：对虾养殖池底泥中细菌的遗传多样性非常丰富.主要分为六大类群：其中γ-变形菌纲细菌占据优势地位,约占所分析克隆子数的41% 其次是α-变形菌纲和δ-变形菌纲细菌,分别占19% 还有少量的酸杆菌纲、放线菌门和厚壁菌门细菌,分别占所分析克隆子数的3%-8%.所得克隆子序列大都与GenBank库中来自土壤环境中的未培养克隆子序列相似,并且大部分序列的相似性值小于95%,说明对虾养殖池中的细菌大都是未培养的未知细菌,特异地存在于土壤环境中.     

广州城市及近郊土壤重金属含量特征及人类活动的影响

探讨广州城市及近郊的土壤重金属含量特征。47个代表性土壤点的结果表明,广州表土的Cu,Ni,Zn,Pb,Cr分别为10．3,23．1,112．8,58．3和42．0mg/kg。从土壤类型看,除Ni外,路边土壤重金属平均含量最高,农业土壤（果园、菜园、作物土壤）和公园土壤居中,林地土壤普遍最低。汽车尾气和农业化学物质的投入是广州土壤中Pb污染的重要来源。工业活动的影响也不可忽视。     

福州盆地不同土地利用方式下土壤磁化率特征

福州盆地不同土地利用方式下的土壤磁化率研究表明,福州城市土壤表层土的磁化率平均值为230×10-8m3/kg,频率磁化率均值仅为0.74%,表现出磁化率高,频率磁化率低的特征,表明土壤中有较多人类活动产生的粗粒磁性矿物颗粒物输入.工业区、商业区、生活文化区和城市风景区的磁化率平均含量分别为326×10-8,297×10-8,156×10-8,113×10-8m3/kg,表现出工业区>商业区≥生活文化区>城市风景区的特征,土壤磁化率影响因素呈现多元性特征.城郊农业用地的磁化率相对城市用地的磁化率低,表层土壤的平均值为106×10-8m3/kg,与20cm以下的磁背景值较为接近,并且随深度变化不大,表明农业用地化肥和农药的过量使用并不严重,重金属未在土壤中大量累积,不同用地类型的磁化率特征规律为果园土>林地土>菜园土>水稻土.     

山地水田土壤环境质量评价及重金属来源解析

选择以非传统重点关注农区——广东省东部山地水田土壤作为研究对象，调查土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu等6种重金属的质量分数水平及空间分布情况，评价环境质量现状并进行重金属来源解析.研究结果表明:该区水田土壤环境中各重金属的平均质量分数未超过国家标准中的农田土壤污染风险管制值；基于筛选值的样本超标率均在10%以下，土壤环境质量总体良好，农产品重金属超标风险低；土壤中重金属的来源可能主要包括受人为干扰的土壤成土母质因素、工业污染因素、无干扰的土壤成土母质因素和交通污染因素，分别影响土壤中Cd、As、Cr、Cu、Hg、Pb的质量分数和空间变化特征，是导致土壤环境污染的潜在因素.建议该区在发展农业经济、工业经济、公共服务体系等时，注意做好环境规划、管理及污染防治；对超筛选值的轻度和中度污染土壤采取进一步的生态风险评估和农产品协同监测机制，对极少数重度污染土壤采取改种非食用农作物的措施.