尾矿区溶磷细菌的分离鉴定及其活化重金属镉效应研究

作     者：熊雄 

作者单位：华南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚青;朱红惠

授予年度：2019年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0713[理学-生态学] 

主      题：溶磷菌 尾矿区土壤 多样性 重金属抗性 铁载体 活化重金属 

摘      要：磷是植物生长所必需的重要元素。溶磷菌是一类重要的植物促生菌资源,可以促进土壤中难溶态磷的溶解,提高磷的利用率,促进植物生长,起到增产和改善品质的作用。溶磷菌在参与土壤磷素活化的过程中还会影响土壤重金属的形态,如提高重金属生物有效性,促进植物对重金属离子的吸收;另一方面,溶磷菌还可以通过分泌铁载体等缓解重金属对农作物的毒害作用。由此可见,溶磷菌在植物促生和重金属污染修复方面都具有重要的应用潜力。本研究以广东两处典型的金属尾矿区的污染土壤为研究材料,对其中的溶磷细菌多样性开展调查,并对分离获得的溶磷菌的抗重金属、溶磷、产铁载体特性进行测试,从中筛选出一株高效溶磷假单胞菌,初步测试它的重金属活化能力,本主要取得以下结果:(1)从大宝山和梅州尾矿区污染土壤中筛分离到70株溶磷细菌,分布在Bacillus、Pseudomonas和Streptomyces等13个属。大宝山矿区分离得到以Bacillus为优势种群的6个属细菌,梅州矿区分离得到以Streptomyces属为优势种群的9个属细菌。尾矿区溶磷细菌的物种多样性较低,单个矿区分离得到的溶磷菌资源种类较少,优势物种更为集中。(2)使用NBRIP培养基对菌株的解磷能力进行定量分析,发现培养液中的水溶性磷含量与pH值显著负相关(P0.01),相关系数为-0.716。24株菌在NBRIP液体培养基中表现出显著的溶磷效果,其中Pseudomonas sp.PD171溶磷能力最强,72 h溶磷量高达438.37 mg/L。(3)重金属抗性测试发现尾矿区大部分溶磷菌株对重金属Pb和Cd具有较强的抗性。其中43株溶磷细菌菌对Pb的耐受浓度超过10 mmol/L,31株对Cd的耐受浓度超过1 mmol/L;(4)产铁载体性能测试发现50菌株能使O-CAS指示剂产生变色圈,占比高达71.4%,产铁载体的优势菌群为芽孢杆菌。Amycolatopsis sp.P14S3,Paenibacillus sp.PDMW2,Paenibacillus sp.MD9S1,Ralstonia sp.MMDS1这4株菌分泌铁载体的性能最强,值得进一步研究。(5)从大宝山尾矿区污染土壤中分离得到一株高效溶磷细菌PD171,通过基因序列分析和生理生化鉴定发现菌株PD171属于Pseudomonas hunanensis种。Pseudomonas sp.PD171具有很强的溶磷能力,在NBRIP液体培养基中的最大溶磷量达607.37 mg/L,可使培养基pH值下降至3.2,在报道过的溶磷细菌中约处于最高水平。接种PD171能提高培养基环境和土壤环境中Cd的有效性,接种PD171使水溶性镉提高了33 mg/L,土壤中有效态镉的含量提高了约11%。