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草酸青霉诱导磷酸铅沉淀影响细胞代谢调控及土壤Pb（Ⅱ）固化机制

草酸青霉诱导磷酸铅沉淀影响细胞代谢调控及土壤Pb（Ⅱ）固化机制

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作者：唐斐湘潭大学

学位级别：硕士

微生物诱导的磷（P）酸盐沉淀（MIPP）被认为是一种通过添加外源磷矿物质和解磷微生物（PSM）来生物固定铅（Pb）并提高Pb稳定性的新颖且有前景的方法。然而,当PSM接种至Pb污染环境发生MIPP过程时,外加磷源对Pb引起的生理毒性的改变及... 详细信息

微生物诱导的磷（P）酸盐沉淀（MIPP）被认为是一种通过添加外源磷矿物质和解磷微生物（PSM）来生物固定铅（Pb）并提高Pb稳定性的新颖且有前景的方法。然而,当PSM接种至Pb污染环境发生MIPP过程时,外加磷源对Pb引起的生理毒性的改变及其机制变化还尚未明确。本研究以解磷真菌***作为研究对象,探究其在MIPP过程中的生理特性、胞内调控变化。随后,***被接种至Pb污染土壤中,探究***诱导土壤磷循环进而改变MIPP过程,影响Pb固化的潜在机制。主要研究结果如下:（1）环境中的Pb能够诱导***细胞膜破裂导致胞内物质外泄,从而致使细胞死亡,而磷酸钙（TCP）被***溶解后,通过MIPP过程将Pb固定从而改善Pb毒性,显著提高了***生物量和抗氧化应激酶活,有助于***在Pb胁迫下生长;游离Pb和可溶性P之间的显着负相关（R=-0.66,p磷酸铅[Pb（PO）（OH）]。（2）使用非靶向代谢组学和转录组学,研究发现Pb暴露会刺激Pb膜完整性的恶化。***细胞内Pb直接与嘧啶反应,促进核苷酸代谢障碍和抑制DNA/RNA合成;***可以产生更高水平的γ-氨基丁酸（GABA）以增强Pb胁迫下的适应性细胞机制。在MIPP介导的Pb矿化过程中,TCP促进了细胞外Pb矿化并降低了细胞外Pb浓度,从而减轻了核苷酸代谢抑制和膜退化。多组学联合分析表明,Pb矿化后GABA分流合成途径被抑制,GABA降解途径被刺激改善了精氨酸生物合成和TCA循环。（3）在Pb污染土壤添加羟基磷灰石（HAP）后,接种***可显著刺激土壤酸\碱性磷酸酶活性,有效磷和有效Pb呈显著负相关（R=-0.78,p生物可利用性显著提高;同时,土壤中残渣态Pb占比显著提高,且土壤Pb流动性和生物有效性显著降低,表明***能够通过MIPP过程,实现更稳定、高效的Pb生物固定作用。（4）通过shotgun测序,发现增强的α多样性,土壤磷循环功能基因的组成均与有效磷密切相关。接种***可能不直接参与土壤磷循环,但可以通过直接影响慢生根瘤菌属Bradyrhizobium、中慢生根瘤菌属Mesorhizobium、Niastella属、链霉菌属Streptomyces等相对丰度,从而间接参与土壤磷循环。***接种处理的磷循环功能基因之间拥有更复杂的共现模式,随机森林模型表明（R=0.703,p生物固定作用。

关键词：草酸青霉铅微生物诱导磷酸盐沉淀胞内机制磷循环

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