论文部分内容阅读
以福建龙海浮宫九龙江口红树林为研究区域,设置四个断面16个采样站位,于冬季和夏季采集红树林表层沉积物样品。对16个站位的理化因子、胞外酶活性、微生物数量分布特征以及PAHs污染胁迫下红树林沉积物微生物群落响应等方面进行了研究。同时,从红树林沉积物中分离得到了多株PAHs降解菌,采用PCR-DGGE技术分析了PAHs降解单菌的不同组合对单一和混合PAHs的降解规律。主要的研究结果如下:1、分别测定了冬季和夏季16个站位红树林表层沉积物的pH值、盐度、温度、有机碳(TOC)、有机质(TOM)、油类含量等理化参数,同时,应用荧光模拟底物的方法和GC/MS的方法对红树林沉积物中的胞外酶活性和PAHs含量也进行了测定,并分析了这些环境参数的相关关系。结果表明,冬季与夏季各环境参数之间有显著差异;各站位α-葡萄糖苷酶活性(α-GlcA)的变化范围分别为10.63μmol/gh-100.86μmol/gh和43.80μmol/gh-197.78μmol/gh;β-葡萄糖苷酶活性(β-GlcA)的变化范围分别为39.60μmol/gh-222.75μmol/gh和169.88μmol/gh-676.93μmol/gh,各站位α-GlcA与β-GlcA呈显著相关性(R~2=0.8215和R~2=0.7582),且β-GlcA显著高于α-GlcA (p<0.05):α-GlcA和β-GlcA与各站位TOC、TOM呈显著相关性,与其它理、化参数无相关关系:不同站位的PAHs含量范围为279.98 ng/g-1074.50 ng/g,各站位均表现为高分子量的PAHs组分占优势,该区域PAHs主要来源于矿物如柴油、汽油和煤的不完全燃烧。2、对两个季节红树林沉积物各站位异养细菌、菲(Phe)、芘(Pyr)、荧葸(Flu)、苯并芘(Bap)和混合PAHs(M-PAHs)降解菌进行了计数,分析了它们与各环境参数的相关关系。结果表明,夏季的异养细菌、Phe降解菌、Pyr降解菌、Flu降解菌、Bap降解菌及M-PAHs降解菌数量明显高于冬季;不同季节异养细菌数与各环境因子有不同程度的相关性,同一季节异养细菌数与α-GlcA和β-GlcA均呈显著正相关;各站位不同PAHs降解菌的数量与相应PAHs的含量无显著相关性。应用PCR-DGGE技术对红树林沉积物各站位的微生物群落结构进行了分析。结果表明,每个站位都存在着在丰富的微生物多样性,夏季各站位的细菌种类数多于冬季,红树林区细菌多样性高于非红树林区细菌多样性;各站位细菌多样性指数、丰度和均匀度均有不同,不同站位的相似性系数变化较大;聚类分析表明同一断面相邻站位相似性系数较高分类位置较近。应用16S rDNA文库技术对红树林沉积物各站位的微生物多样性也进行了分析。结果表明,绝大多数序列对应的细菌均为未培养微生物,这些微生物中变形菌门(Proteobacteria)占优势(70.0%),其次还有拟杆菌门(Bacteroidetes)占8.0%,浮霉菌门(Planctomycetacia)、放线菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)分别占2.0%,除此之外,还检测到未可培养,性质以及分类尚不清楚的细菌占16.0%。无论是PCR-DGGE还是16S rDNA文库的方法,结果均表明红树林沉积物存在着丰富的微生物多样性。3、通过PCR-DGGE技术研究红树林沉积物微生物在PAHs污染胁迫下的群落结构变化。结果表明,当加入不同浓度的Phe、Pyr、Bap、M-PAHs后,在不同的时间,微生物群落结构发生了不同的变化。不同浓度的PAHs对红树林沉积物中的微生物群落结构的影响不同,较高浓度的PAHs对微生物群落结构的影响也较大,同时在高浓度的PAHs胁迫下,微生物群落结构发生改变的响应时间也较短。发生明显变化的DGGE条带序列所代表的微生物大部分为未培养微生物。4、从红树林冬季沉积物样品中分离得到14株PAHs降解菌,它们都属于变形菌门(Protcobactcria),其中7个属于α-proteobacteria,占50%,7个属于γ-proteobacteria,占50%。对夏季样品以选用不同培养基为筛选策略,经细菌形态分类和RFLP分型后,分离得到67株PAHs降解菌。两个季节共得到不同的PAHs降解菌56株,变形菌门(Proteobacteria)38株,占67.8%,包括α-proteobacteria为14株,β-proteobacteria为1株,γ-proteobacteria为23株;拟杆菌门(Bacteroidetes)5株,占8.9%,包括鞘脂杆菌纲(Sphingobactcria)2株,黄杆菌纲(Flavobacteria)3株;放线菌门(Actinobacteria)5株,占8.9%;厚壁菌门(Firmicutes)的芽孢杆菌纲(Bacilli)8株,占14.3%。5、利用平板升华法观察降解菌对PAHs利用能力,结果发现Phe降解菌F2在MM2平板和2216E平板均形成明显的透明圈,同时发现不同降解菌利用PAHs做为碳源进行生长的情况不同。另外,以不同PAHs降解菌驯化过程中DGGE条带的变化信息为依据,将优势条带对应的降解单菌进行组合,研究混合菌系对不同PAHs的降解效果,结果表明,Phe降解菌系和M-PAHs降解菌系对Phe均有较高的降解率,这些降解菌系对三环PAHs的降解率要高于四环和五环PAHs的降解率。