定殖对多环芳烃污染植物体内定殖菌数量和芘含量的影响
摘要：多环芳烃(PAHs)是一类普遍存在于土壤环境中具有“三致”效应的持久性有机污染物。从植物体内筛选具有多环芳烃降解功能的内生细菌并定殖于植物体，有望有效地去除植物体内多环芳烃，从而减低植物污染风险。为探索不同定殖方式的定殖效果，找到高效的定殖途径，本研究以芘作为多环芳烃代表性污染物，以小麦作为供试植株，以具有芘降解特性的植物内生细菌PW7为供试菌株，将功能性内生细菌重新定殖到植物中，探讨在浸根基础上增加涂叶定殖方式及增加涂叶次数对植物体内定殖菌数量及植物吸收降解芘的影响。结果表明涂叶对浸根的定殖效果有负面影响，使植物体内定殖菌数量减少，并进一步影响植物体内芘含量等参数，相比只采用浸根定殖方式，降低了植物生长量以及植物对芘的吸收，提高了积累和转运能力，但增加涂叶次数对浸根定殖效果的影响程度尚不能明确。该研究结果为有效地规避植物体内多环芳烃污染风险提供了新思路和途径。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言 1
1材料与方法3
1.1实验材料 3
1.2实验方法 3
1.2.1小麦水培试验3
1.2.1.1 降解菌株抗性标记3
1.2.1.2 芘污染霍格兰营养液配置3
1.2.1.3小麦侵染方法4
1.2.2小麦生物量测定4
1.2.3植物体内芘的提取与测定4
1.2.4 培养液中芘的提取与测定 4
1.2.5 植物体内定殖菌的分离计数5
1.3数据处理5
2 结果与分析 5
2.1定殖对菌株PW7在小麦体内数量及分布的影响5
2.2定殖对小麦生物量的影响6
2.3定殖对培养液中芘浓度及去除率的影响7
2.4定殖对植物体内芘浓度及积累量的影响8
2.5定殖对植物体内芘的传导系数的影响9
3讨论10
4结论11
致谢12
参考文献12
定殖对多环芳烃污染植物体内的定殖菌数量和芘含量影响
引言
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
土壤是人类赖以生存和发展的重要基础。目前，由于土壤有机污染引起的植物污染风险已经成为全球关注的焦点问题之一[1]。多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）是由两个或两个以上苯环以线形排列、弯接或簇聚的方式稠合在一起的化合物[2,3]。它们是一类普遍存在于土壤环境中，具有“三致”效应（致畸、致癌、致突变）的持久性有机污染物，能够被植物吸收积累，并通过食物链的传递严重危害动物和人体健康[4,5,6]。因此，如何规避植物体内PAHs污染风险，保障农业的健康、可持续发展成为研究者亟需解决的问题。
植物内生细菌（Endophytic bacteria, EB）是一类定殖于植物健康组织间隙或细胞内，没有引起植物病害，并与宿主植物建立和谐共生关系的一类微生物[7,8]。它们普遍存在于植物各种组织器官内部，具有丰富的多样性。研究者已经从各种污染区的不同种类植物根、茎、叶、花和果实等器官中分离筛选出大量的植物内生细菌[9,10,11]。例如，盛月慧等 [12]从菲污染的黑麦草体内分离筛选出23种可培养内生细菌，分属于6大类群13个属。此外，某些植物内生细菌能够促进植物生长，提高植物对有机污染物的耐受性，甚至减低植物对有机污染物的吸收和积累[13,14,15]。Ho等[16]分离筛选出1株功能内生细菌Achromobacter xylosoxidans F3B，该菌能够增加PAHs污染土壤中植物生物量，并提高植物对PAHs的抗性。Moore等[17]从杂交杨树中分离筛选出几种能够降解BTEX化合物（即苯系物，如甲苯、苯和芳香烃等）的植物内生细菌。
最近，针对有机污染物，植物内生细菌的作用和功能开始引起研究者的关注；但相关报道仍很少。有学者推测，筛选具有降解特性的植物功能内生细菌、并将其定殖在目标作物上，有望提高植物对有机污染物的降解作用[18,19]。遗憾的是，总体来看，国内外关于内生细菌定殖对植物吸收有机污染物的调控作用的研究方兴未艾，有关不同污染物的功能内生细菌的筛选、定殖、功能表征及机理等诸多问题亟待探索。
功能植物内生细菌从植物中分离得到，在植物体内的定殖具有竞争优势，更容易适应植物体这个复杂的微生态系统。植物内生细菌在定殖于植物体过程中，植物内生细菌与土著细菌之间，与宿主植物之间形成互利共生与竞争并存的微生态系统，在生长发育过程中共同进化[20,21]。植物内生细菌的定殖方式有：浸种、灌根、蘸根、伤根、淋根、浸根、涂叶等，通常采用浸根、灌根、浸种、涂叶等传统的定殖技术。不同定殖方法对功能植物内生细菌发挥其代谢特性的影响是不同的。不同定殖方式的定殖能力不仅受菌液浓度、接种时间等定殖条件的影响，还受温度、光照、湿度等环境因子和植物种类的影响。在内生细菌P38定殖于哈密瓜体内的研究中发现，四种定殖方式定殖效率浸种＞灌根、蘸根＞喷叶，定殖后内生细菌可在植株内进一步传导和分布[22]。植物内生细菌可在植物生长发育过程中的各个时期定殖于植物组织中，依靠其自身的流动性在不同组织之间转移，更有利于细菌在植物体内定殖。利用从污染场地的健康植株体内筛选出的具有PAHs降解功能的植物内生细菌，并将其定殖在目标植物体内，研究其在目标植物体内的定殖传导特性，可能为降解农作物体内PAHs残留问题提供潜在优势。
PAHs 类化合物是土壤环境中普遍存在的具有代表性的一类有机污染物。有关植物内生细菌定殖对植物吸收PAHs 的调控作用的实验性报道仍极少。最近，作者所在实验室则从生长于石油污染土壤上的植物体内分离筛选出了具有菲、芘降解特性的内生细菌菌株7J2 和12J1，并表征了其生物学特性；试验表明，该菌株对供试PAHs 有较好的降解性能、能在小麦体内定殖并促进小麦生长[23,24]。实际上，迄今有关PAHs 的植物功能内生细菌的定殖研究才刚开始，仅涉及了极少的几株内生细菌和几种PAHs，且其调控植物吸收的功效及机理等尚远不清楚，急需要运用多学科的知识和手段来共同解决该领域一些重要科学问题：复合定殖方式对定殖效果及植物吸收降解PAHs的影响；功能内生细菌对植物吸收积累PAHs 的调控作用；功能菌调控植物吸收PAHs 的作用机制。
针对上述情况，本项目拟以PAHs中的芘为目标污染物，旨在将具有芘降解特性的植物内生细菌定殖到植物的基础上，研究不同定殖方式对植物体内定殖菌数量的影响及功能内生细菌对植物吸收积累PAHs 的调控规律；探讨出更加合理高效的定殖方式。在此基础上，综合地评价利用植物功能内生细菌调控植物吸收有机污染物的可行性，探索出一条应用植物体内的微生态系统来有效规避有机污染风险的新途径，进而为防治土壤有机污染、保障污染区农产品安全、减低农作物有机污染风险、合理利用污染土壤资源等提供重要依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
芘(Pyrene)购自德国Fluka公司，纯度＞98%。甲醇为色谱醇，其它试剂为分析纯。
供试植物：小麦(wheat)，品种为扬麦16。
供试菌株：降解菌株Serratia sp.PW7。产红色素，对氨苄青霉素、盐酸四环素、链霉素、卡那霉素、大观霉素等均有抗性。底物为50mgL1时降解率最高，达到了47%以上。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言 1
1材料与方法3
1.1实验材料 3
1.2实验方法 3
1.2.1小麦水培试验3
1.2.1.1 降解菌株抗性标记3
1.2.1.2 芘污染霍格兰营养液配置3
1.2.1.3小麦侵染方法4
1.2.2小麦生物量测定4
1.2.3植物体内芘的提取与测定4
1.2.4 培养液中芘的提取与测定 4
1.2.5 植物体内定殖菌的分离计数5
1.3数据处理5
2 结果与分析 5
2.1定殖对菌株PW7在小麦体内数量及分布的影响5
2.2定殖对小麦生物量的影响6
2.3定殖对培养液中芘浓度及去除率的影响7
2.4定殖对植物体内芘浓度及积累量的影响8
2.5定殖对植物体内芘的传导系数的影响9
3讨论10
4结论11
致谢12
参考文献12
定殖对多环芳烃污染植物体内的定殖菌数量和芘含量影响
引言
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
土壤是人类赖以生存和发展的重要基础。目前，由于土壤有机污染引起的植物污染风险已经成为全球关注的焦点问题之一[1]。多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）是由两个或两个以上苯环以线形排列、弯接或簇聚的方式稠合在一起的化合物[2,3]。它们是一类普遍存在于土壤环境中，具有“三致”效应（致畸、致癌、致突变）的持久性有机污染物，能够被植物吸收积累，并通过食物链的传递严重危害动物和人体健康[4,5,6]。因此，如何规避植物体内PAHs污染风险，保障农业的健康、可持续发展成为研究者亟需解决的问题。
植物内生细菌（Endophytic bacteria, EB）是一类定殖于植物健康组织间隙或细胞内，没有引起植物病害，并与宿主植物建立和谐共生关系的一类微生物[7,8]。它们普遍存在于植物各种组织器官内部，具有丰富的多样性。研究者已经从各种污染区的不同种类植物根、茎、叶、花和果实等器官中分离筛选出大量的植物内生细菌[9,10,11]。例如，盛月慧等 [12]从菲污染的黑麦草体内分离筛选出23种可培养内生细菌，分属于6大类群13个属。此外，某些植物内生细菌能够促进植物生长，提高植物对有机污染物的耐受性，甚至减低植物对有机污染物的吸收和积累[13,14,15]。Ho等[16]分离筛选出1株功能内生细菌Achromobacter xylosoxidans F3B，该菌能够增加PAHs污染土壤中植物生物量，并提高植物对PAHs的抗性。Moore等[17]从杂交杨树中分离筛选出几种能够降解BTEX化合物（即苯系物，如甲苯、苯和芳香烃等）的植物内生细菌。
最近，针对有机污染物，植物内生细菌的作用和功能开始引起研究者的关注；但相关报道仍很少。有学者推测，筛选具有降解特性的植物功能内生细菌、并将其定殖在目标作物上，有望提高植物对有机污染物的降解作用[18,19]。遗憾的是，总体来看，国内外关于内生细菌定殖对植物吸收有机污染物的调控作用的研究方兴未艾，有关不同污染物的功能内生细菌的筛选、定殖、功能表征及机理等诸多问题亟待探索。
功能植物内生细菌从植物中分离得到，在植物体内的定殖具有竞争优势，更容易适应植物体这个复杂的微生态系统。植物内生细菌在定殖于植物体过程中，植物内生细菌与土著细菌之间，与宿主植物之间形成互利共生与竞争并存的微生态系统，在生长发育过程中共同进化[20,21]。植物内生细菌的定殖方式有：浸种、灌根、蘸根、伤根、淋根、浸根、涂叶等，通常采用浸根、灌根、浸种、涂叶等传统的定殖技术。不同定殖方法对功能植物内生细菌发挥其代谢特性的影响是不同的。不同定殖方式的定殖能力不仅受菌液浓度、接种时间等定殖条件的影响，还受温度、光照、湿度等环境因子和植物种类的影响。在内生细菌P38定殖于哈密瓜体内的研究中发现，四种定殖方式定殖效率浸种＞灌根、蘸根＞喷叶，定殖后内生细菌可在植株内进一步传导和分布[22]。植物内生细菌可在植物生长发育过程中的各个时期定殖于植物组织中，依靠其自身的流动性在不同组织之间转移，更有利于细菌在植物体内定殖。利用从污染场地的健康植株体内筛选出的具有PAHs降解功能的植物内生细菌，并将其定殖在目标植物体内，研究其在目标植物体内的定殖传导特性，可能为降解农作物体内PAHs残留问题提供潜在优势。
PAHs 类化合物是土壤环境中普遍存在的具有代表性的一类有机污染物。有关植物内生细菌定殖对植物吸收PAHs 的调控作用的实验性报道仍极少。最近，作者所在实验室则从生长于石油污染土壤上的植物体内分离筛选出了具有菲、芘降解特性的内生细菌菌株7J2 和12J1，并表征了其生物学特性；试验表明，该菌株对供试PAHs 有较好的降解性能、能在小麦体内定殖并促进小麦生长[23,24]。实际上，迄今有关PAHs 的植物功能内生细菌的定殖研究才刚开始，仅涉及了极少的几株内生细菌和几种PAHs，且其调控植物吸收的功效及机理等尚远不清楚，急需要运用多学科的知识和手段来共同解决该领域一些重要科学问题：复合定殖方式对定殖效果及植物吸收降解PAHs的影响；功能内生细菌对植物吸收积累PAHs 的调控作用；功能菌调控植物吸收PAHs 的作用机制。
针对上述情况，本项目拟以PAHs中的芘为目标污染物，旨在将具有芘降解特性的植物内生细菌定殖到植物的基础上，研究不同定殖方式对植物体内定殖菌数量的影响及功能内生细菌对植物吸收积累PAHs 的调控规律；探讨出更加合理高效的定殖方式。在此基础上，综合地评价利用植物功能内生细菌调控植物吸收有机污染物的可行性，探索出一条应用植物体内的微生态系统来有效规避有机污染风险的新途径，进而为防治土壤有机污染、保障污染区农产品安全、减低农作物有机污染风险、合理利用污染土壤资源等提供重要依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
芘(Pyrene)购自德国Fluka公司，纯度＞98%。甲醇为色谱醇，其它试剂为分析纯。
供试植物：小麦(wheat)，品种为扬麦16。
供试菌株：降解菌株Serratia sp.PW7。产红色素，对氨苄青霉素、盐酸四环素、链霉素、卡那霉素、大观霉素等均有抗性。底物为50mgL1时降解率最高，达到了47%以上。
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