石油污染土壤细菌群落结构及难降解组分功能基因定量研究

论文摘要

生物修复技术是实现石油污染土壤净化与功能恢复的重要途径。在此过程中,土壤微生物起着关键性作用,所以探究石油污染土壤中高效降解菌群落变化,以及在基因水平上评价不同修复条件下石油难降解组分关键功能基因代谢的差异性,对进一步提高生物修复效果尤为重要。本研究,选取渭河阶地粉质壤土和黄土台塬粉质壤土为供试土壤,以扁穗冰草和狗牙根草为修复植物,分别在石油污染浓度:0 mg·kg-1、3000 mg·kg-1、7000mg·kg-1及10000 mg·kg-1的条件下,进行石油污染土壤植物-微生物联合修复模拟实验。主要研究内容:（1）利用高通量技术对不同实验条件下24组土壤样品脱氧核糖核酸（DNA）进行测序,通过OTU、稀释度曲线、香浓指数、热图、PCA、RDA等分析,研究不同实验条件下土壤细菌群落结构的变化特征;（2）对石油难降解组分关键功能基因邻苯二酚2,3-双加氧酶（C23O）基因、苯酚羟化酶（QHM）基因、芳烃双加氧酶（Ahd）基因的检测、克隆,从分子水平阐明石油降解机理;（3）通过实时荧光定量聚合酶链式反应（qPCR）构建标准曲线,在此基础上对不同实验条件下12组渭河阶地粉质壤土土壤试样进行功能基因表达定量。主要研究结果如下:（1）不同实验条件下,石油污染植物修复土壤中门水平主要细菌群落为:变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、泉古菌门（Crenarchaeota）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、浮霉菌门（Planctomycetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、WS3、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、广古菌门（Euryarchaeota）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、装甲菌门（Armatimonadetes）、迷踪菌门（Elusimicrobia）。（2）土壤石油污染浓度、修复植物及不同土壤组分性质都对土壤细菌群落结构及其多样性有影响,且石油污染浓度和修复植物比不同土壤性质的影响更为明显。随着石油浓度的增加,土壤中优势菌群细菌数量随污染浓度呈阶梯式增加,较高浓度的石油污染土壤有利于大多数细菌的生长;不同修复植物对土壤理化性质有较大的影响。（3）对邻苯二酚2,3-双加氧酶、苯酚羟化酶、芳烃双加氧酶石油难降解组分关键功能基因进行检测,三种功能基因均符合目的基因的大小,分别约为470bp、85bp、310bp,说明修复土壤中含有以上石油难降解组分关键功能基因。（4）利用SYBR配置反应体系进行实时荧光定量PCR反应,分别建立了邻苯二酚2,3-双加氧酶基因、芳烃双加氧酶基因、苯酚羟化酶基因功能基因定量分析标准曲线（扩增效率E）为:y=-3.77x+38.2（E=84.30%）;y=-3.78x+39.72（E=83.9%）;y=-2.97x+37.13（E=117%）。（5）根据12组不同实验条件修复的土壤功能基因绝对荧光定量分析发现,狗牙根植物可促进石油污染土壤中邻苯二酚2,3-双加氧酶（C23O）基因、芳烃双加氧酶（Ahd）基因的拷贝,但狗牙根植物修复可能抑制了苯酚羟化酶（QHM）基因的拷贝。在中、高浓度（7000 mg/kg、10000 mg/kg）的石油污染土壤环境中,可促进细菌芳烃双加氧酶（Ahd）功能基因的拷贝。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 姬雨

导师: 李春荣

关键词: 石油污染土壤,植物修复,细菌群落结构及多样性,实时荧光定量,功能基因

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 长安大学

分类号: X53;X172

总页数: 62

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