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溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

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生物技术通报 2023年第3期39卷 52-58页

作者：张华香徐晓婷郑云婷肖春桥湖北生态工程职业技术学院武汉430200 武汉工程大学环境生态与生物工程学院武汉430205

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复... 详细信息

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。

关键词：重金属污染土壤钝化植物修复溶磷微生物生物修复

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溶磷微生物在土壤磷循环中的作用研究进展

微生物学通报 2023年第8期50卷 3671-3687页

作者：刘英杰张丽红张宏兰波吕江涛陈光王禄山刘正学重庆三峡学院三峡库区水环境演变与污染防治重庆市重点实验室重庆404100 山东大学微生物技术国家重点实验室山东青岛266237

磷是生物分子中的重要元素,是陆地生态系统初级生产的主要限制因子之一。全球粮食需求的增加和现代农业对磷肥的消耗导致集约农田中磷的过量输入,进而引起土壤磷流失的增加和地表水的持续富营养化。溶磷微生物(phosphate solubilizing m... 详细信息

磷是生物分子中的重要元素,是陆地生态系统初级生产的主要限制因子之一。全球粮食需求的增加和现代农业对磷肥的消耗导致集约农田中磷的过量输入,进而引起土壤磷流失的增加和地表水的持续富营养化。溶磷微生物(phosphate solubilizing microorganisms,PSMs)被认为是可以提高农业生产力的生态友好型肥料,在改善土壤肥力方面有重要意义。全面和深入理解PSMs功能及其在磷的土壤生物化学转化过程中的作用,对提高土壤磷有效性有至关重要的作用。本文系统综述了PSMs的种类和分布多样性,主要参与微生物磷循环的功能基因,以及PSMs如何参与土壤磷循环和这些过程背后的反应机制,以便更好地认识PSMs能力及其在土壤磷循环中的作用,以便于在未来的应用中发挥更大的潜力。

关键词：溶磷微生物土壤磷循环功能基因溶磷机制

溶磷微生物耦合羟基磷灰石修复重金属污染矿区土壤研究

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溶磷微生物耦合羟基磷灰石修复重金属污染矿区土壤研究

作者：何妮中南大学

学位级别：硕士

随着工业化快速发展,重金属污染问题日益加剧,对生态安全和人类健康造成了巨大的危害。与传统的重金属修复方式相比,微生物诱导磷酸盐沉淀(Microbial induced phosphate precipitation,MIPP)为治理重金属水土污染提供了一条高效且环境... 详细信息

随着工业化快速发展,重金属污染问题日益加剧,对生态安全和人类健康造成了巨大的危害。与传统的重金属修复方式相比,微生物诱导磷酸盐沉淀(Microbial induced phosphate precipitation,MIPP)为治理重金属水土污染提供了一条高效且环境友好的修复途径。本研究制备了负载羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)的产酸真菌黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium,PC)包埋小球,在最优条件下Pb(II)的去除效率为87.7%;黄孢原毛平革菌能够分泌草酸、甲酸和柠檬酸,其中甲酸的最大分泌量可达66.02 g/L;活死细胞染色结果表明与Pb(II)反应后黄孢原毛平革菌仍保持很好的生物活性。表征结果说明有机酸可以将羟基磷灰石转化为可溶性磷酸盐,最终以生成Pb10(PO4)6Cl2和Pb10(PO4)6(OH)2等矿物的形式实现Pb(II)的稳定。为了进一步明确溶磷微生物对重金属铅的矿化机理及矿化产物的分布位点,考察了洋葱伯克氏菌(Burkholderia cepacia)的溶磷能力,结果表明该菌对200 nm羟基磷灰石的溶解量可达224.85 mg/L;在最优条件下,Pb(II)去除率最高可达96.32%。细胞组分提取实验中发现Pb(II)主要是分布在细胞的周质空间内,并被扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)进一步验证。表征结果证实酰胺、羟基、羧基和磷酸盐等官能团参与了Pb(II)生物矿化;磷酸盐溶解、胞外吸附/络合及胞内沉淀是Pb(II)生物矿化的主要机制。开展了以黄孢原毛平革菌耦合羟基磷灰石修复重金属复合污染矿区土壤,结果表明HAP/PC能够有效地将不稳定的重金属Cr、Zn和As转化为稳定的化学形态,使稳定态的含量分别提高了53.01%、22.43%和35.65%。黄孢原毛平革菌分泌的有机酸能够有效促进羟基磷灰石的溶解,与原始土壤相比,土壤p H、有效磷和有机质的增加也证实了在重金属固定过程中的溶解-沉淀机制。此外,吸附和离子交换也在修复过程中发挥了重要作用。利用高通量测序手段探究了在修复过程中土壤微环境的响应机制,结果表明,培养基和单独的黄孢原毛平革菌加入会改变细菌的相对丰度,而羟基磷灰石的加入会改变土壤的性质,进而影响细菌多样性和群落组成。此外,羟基磷灰石溶解使得溶磷微生物脱硫杆菌属(Desulfitobacterium)和脱硫芽孢弯曲菌属(Desulfosporosinus)成为优势菌株。综合实验结果可知该修复体系对重金属有很好的稳定效果,为维护土壤生态安全提供了全新的途径。图53幅,表11个,参考文献180篇

关键词：溶磷微生物羟基磷灰石生物矿化微生物多样性酸性矿区土壤

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溶磷微生物功能基因的研究进展

生物过程 2022年第3期12卷 170-175页

作者：王向向陈静宇孟利强张烨李萌曹旭黑龙江省科学院微生物研究所黑龙江哈尔滨

溶磷微生物是目前世界上公认的安全、经济和有效的生物措施,关于微生物溶解难溶性磷酸盐的分子机理,目前大部分学者认可的机理为微生物有机酸的分泌和磷酸酶的水解作用。溶磷机理的研究通常伴随着溶磷基因的挖掘,本文就有机酸相关基因... 详细信息

溶磷微生物是目前世界上公认的安全、经济和有效的生物措施,关于微生物溶解难溶性磷酸盐的分子机理,目前大部分学者认可的机理为微生物有机酸的分泌和磷酸酶的水解作用。溶磷机理的研究通常伴随着溶磷基因的挖掘,本文就有机酸相关基因、磷酸酶相关基因以及其他一些其他溶磷基因做一个简单综述,为将来溶磷机制的研究提供新的认识和参考。

关键词：溶磷微生物溶磷基因有机酸磷酸酶

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溶磷微生物的选育及除磷研究

武汉理工大学学报 2011年第1期33卷 121-124页

作者：辛桢凯龚文琪胡纯李育彪钟乐乐黄炜武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070

从土壤中选育分离出8株溶磷微生物,研究了不同溶磷微生物对磷酸钙的溶解能力,其中菌株XH2对磷酸钙的溶解量最高可达415.69 mg/L。将溶磷微生物应用到高磷鲕状赤铁矿的除磷试验中,结果表明,菌株XH3的除磷最高达到79.58%的理想效果,为高... 详细信息

从土壤中选育分离出8株溶磷微生物,研究了不同溶磷微生物对磷酸钙的溶解能力,其中菌株XH2对磷酸钙的溶解量最高可达415.69 mg/L。将溶磷微生物应用到高磷鲕状赤铁矿的除磷试验中,结果表明,菌株XH3的除磷最高达到79.58%的理想效果,为高磷铁矿石的脱磷技术提供了新的选择。

关键词：溶磷微生物选育溶磷量除磷

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根际溶磷微生物促生机制研究进展

中国土壤与肥料 2020年第2期 1-9页

作者：张艺灿刘凤之王海波中国农业科学院果树研究所农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室辽宁省落叶果树矿质营养与肥料高效利用重点实验室辽宁兴城125100

溶磷微生物是广泛存在于植株根际土壤中的一类重要功能微生物,它们可以溶解难溶性磷酸盐以释放出可溶性磷供植株吸收利用。溶磷微生物在促进植株生长方面发挥着重要作用,本文从矿质元素、激素、根系构型、光合作用、土壤肥力等方面综述... 详细信息

溶磷微生物是广泛存在于植株根际土壤中的一类重要功能微生物,它们可以溶解难溶性磷酸盐以释放出可溶性磷供植株吸收利用。溶磷微生物在促进植株生长方面发挥着重要作用,本文从矿质元素、激素、根系构型、光合作用、土壤肥力等方面综述了溶磷微生物对植株生长的促生机制,并提出了今后研究的发展方向。

关键词：溶磷微生物矿质元素生长素根系构型菌落结构

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土壤溶磷微生物的研究进展及应用

农业科学 2022年第6期12卷 453-458页

作者：王向向陈静宇曹旭孟利强刘志庭张烨李萌于德水黑龙江省科学院微生物研究所黑龙江哈尔滨

溶磷微生物是一种能将植物难以利用的磷转换为可吸收状态的微生物,能够通过分泌有机酸、氢离子等降低PH的方式以及酶解作用为植物提供磷元素,可以有效提高土壤中磷的利用率,减少环境污染,对农业可持续发展具有重要意义。本文对溶磷微生... 详细信息

溶磷微生物是一种能将植物难以利用的磷转换为可吸收状态的微生物,能够通过分泌有机酸、氢离子等降低PH的方式以及酶解作用为植物提供磷元素,可以有效提高土壤中磷的利用率,减少环境污染,对农业可持续发展具有重要意义。本文对溶磷微生物的种类、溶磷机制研究以及溶磷微生物肥料的应用等方面进行了综述,并对溶磷微生物肥料在生产应用中的问题和今后研究的方向进行了阐述。

关键词：溶磷微生物有机磷无机磷溶磷机制

土壤溶磷微生物对柑橘种植年限及外源磷添加的响应机制

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土壤溶磷微生物对柑橘种植年限及外源磷添加的响应机制

作者：李琪华中农业大学

学位级别：硕士

磷（Phosphorus）是所有生物体必需的常量营养元素之一,但是在农业土壤中的磷容易被土壤固相组分固定或者随径流流失,导致供微生物及植物直接利用的磷比例较低,磷也因此成为陆地生态系统初级生产力的主要限制因子。为了缓解土壤中的磷限... 详细信息

磷（Phosphorus）是所有生物体必需的常量营养元素之一,但是在农业土壤中的磷容易被土壤固相组分固定或者随径流流失,导致供微生物及植物直接利用的磷比例较低,磷也因此成为陆地生态系统初级生产力的主要限制因子。为了缓解土壤中的磷限制,主要通过施加大量的磷肥,而大量化肥的施用会导致土壤质量的下降,尤其是在高度集约化的柑橘体系中。活化土壤有机磷,增加土壤供磷能力,是可持续农业发展的基础。土壤溶磷微生物是土壤磷循环的主要驱动力,通过分泌有机酸、磷酸酶等将有机磷转化为植物可直接利用的无机磷,从而供给植物生长。因此,研究土壤中磷的有效性和溶磷微生物对柑橘种植年限及外源磷添加的响应机制,阐明影响溶磷微生物群落组成及结构的主要环境因子,有助于理解磷肥在土壤中的转化利用过程,为提高磷肥的利用率、缓解磷限制提供一定的理论支撑。本研究以三峡库区秭归县不同种植年限的柑橘土壤为研究对象,用酶矢量计量分析的手段,评价土壤中微生物对磷的限制情况,并结合外源磷添加的培养实验,使用实时荧光定量PCR（q PCR）和高通量测序的方法,探明溶磷微生物及其编码的功能基因对柑橘种植年限及外源磷添加的响应机制,探究环境因子对其产生影响的影响机制,为优化集约化柑橘种植模式提供科学依据。本研究得到的主要结论如下:（1）随着种植年限的增长,柑橘土壤p H值从7.4降为3.5,土壤总磷（Total Phosphorus,TP）和有效磷（Olsen-P）含量增加至1.43 g/kg和188.2 mg/kg;phoD和pho C基因丰度显著降低,磷酸酶活性逐渐增加,酶矢量角度则逐渐变大,且均大于45°,说明长期集约化种植柑橘的过程中,会导致土壤酸化和磷素积累,并使微生物对磷的相对限制逐渐变强。（2）在室内培养实验中,无外源磷添加下,自然林地土壤和5年的柑橘土壤中酶矢量角度减小,但仍高于45°,而高浓度外源磷添加下,酶矢量角度变大;10年以上的柑橘土壤中,无论外源磷添加浓度的高低,酶矢量角度均变大。这说明在磷素累积较少的土壤中,适当施加磷肥会降低微生物对磷的相对限制,但是高磷浓度的投入反而会加强微生物对磷的相对限制。长期集约化种植导致磷素累积严重,施磷会加速土壤磷的累积,降低微生物活性。因此,应当适当增施有机肥来增强土壤微生物的活性,缓解微生物对养分的限制。（3）随着种植年限的增加,编码phoD基因的优势菌门逐渐从变形菌门（Proteobacteria,12.68%～57.37%）转为放线菌门（Actinobacteria,5.30%～61.86%）,优势菌属从褐杆菌属（Phaeobacter）转变为链霉菌属（Streptomyces）和无枝酸菌属（Amycolatopsis）,说明在长期集约化种植模式下,土壤中编码phoD基因的微生物群落组成发生了显著改变;而在高浓度外源磷添加下,phoD基因丰度与环境因子的相关性显著增强,编码该基因的微生物群落中链霉菌属（溶磷微生物）的相对丰度也随之增加,一段时间后这两者又显著减小。由此可见,土壤中施加高浓度磷肥后,溶磷微生物的丰度会瞬时增加,随即减少。（4）通过相关性分析以及冗余分析（RDA）表明,总磷（TP）是影响溶磷微生物群落组成及结构的最主要环境因子,p H等其他环境因子也对溶磷微生物群落组成及结构有较显著影响。因此对于长期集约化柑橘种植模式,建议通过减施磷肥和增施有机肥来提高土壤溶磷微生物的活性,促进phoD、pho C等功能基因的表达,加强有机磷矿化过程,从而提高磷肥的有效性,缓解微生物对磷的限制状况。

关键词：集约化种植柑橘土壤磷酶化学计量溶磷微生物 phoD基因 phoC基因

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土壤溶磷微生物及其对植物促生作用研究进展

河南农业科学 2016年第5期45卷 1-6页

作者：孙合美王春红卢冬雪刘晶晶岳胜天杨美英吉林农业大学生命科学学院吉林长春130118

溶磷微生物可使土壤中难溶性或不溶性磷转化成易于被植物吸收利用的磷,从而提高土壤供磷水平,此过程是农田磷源可再生利用的有效途径之一。对溶磷微生物的种类、在土壤中的生态分布特征、溶磷机制、对植物的促生作用及其机制进行了综述... 详细信息

溶磷微生物可使土壤中难溶性或不溶性磷转化成易于被植物吸收利用的磷,从而提高土壤供磷水平,此过程是农田磷源可再生利用的有效途径之一。对溶磷微生物的种类、在土壤中的生态分布特征、溶磷机制、对植物的促生作用及其机制进行了综述,并根据目前溶磷微生物的利用现状,对今后该领域的研究方向进行了展望。

关键词：溶磷微生物溶磷机制植物促生作用