以AHLs为切入点研究群体感应在污染土壤预警和修复中的调控机理

群体感应是细菌间通过分泌和探测小分子化学信号-自体诱导物来监测群体密度、协调细菌生物功能的信息交流机制，也是土壤微生物的重要调控机制。本研究在前期工作上，以固废拆解区的污染水稻土为研究对象，应用微宇宙实验及野外定点实验，结合微生物分子生态学技术，拟以AHLs为切入点，从群体感应角度入手研究重金属-PCB复合污染土壤预警与修复过程中的微生物调控机理：应用TLC、GC-MS、PCR-RFLP等手段分析污染土壤微生物的酰基高丝氨酸内酯（AHLs）种类及相关细菌种群构成，土壤微生物外源AHLs淬灭能力，从而评判AHLs型群体感应在土壤污染预警诊断作用中的价值；应用突变技术、激光共聚焦显微镜观察及Real-time PCR等手段研究AHLs型群体感应对外源菌定殖的影响机制，从而揭示土壤原位生物修复过程的微观调控机理，为微生物调控的土壤生态修复提供理论及技术依据。

群体感应（quorum sensing，QS）是细菌间通过分泌和探测小分子化学信号—自体诱导物（autoinducers，AIs）来监测群体密度、协调细菌生物功能的信息交流机制。土壤微生物可借助群体感应响应种群内及外界环境变化，并对多种土壤过程发挥调控作用。其中微生物对污染物的降解及对重金属的抗性可能同样受群体感应调控。由于细菌会借助这些过程影响降解质粒在土壤中的水平基因位移并参与种群间对特定生态位的竞争，因此推测群体感应有可能在微生物介导的土壤原位修复中发挥重要调控作用。革兰氏阴性细菌主要利用酰基高丝氨酸内酯（N-aeyl-homoserine laetones, AHLs)作为群体感应的信号分子。不同细菌的AHLs侧链长度、饱和程度和取代位置不同，从而决定了细菌间信号识别的专一性。本研究通过野外分析选取位于浙江省台州市路桥区峰江电子废物拆解园区土壤为研究对象，该土壤主要表现为PCBs、PAHs、PBDEs和重金属复合污染。人工污染土壤选择洁净水稻土添加PCBs1242复合物处理。分析了野外污染土壤及人工污染土壤的污染特征、AHLs含量、外源AHLs淬灭能力、土壤微生物生物量、土壤酶及相关微生物群落特征，运用GC-MS分析鉴定了土壤的外源AHLs分子，发现土壤中的AHLs含量约为0.1-0.6nmol/kg，但AHLs的含量高低与土壤是否污染及污染物含量高低并不相关。菌落结构分析表明土壤包含大量AHLs相关菌群，其中既包括可以产生外源AHLs分子的种群，也包含可以产生高丝氨酸内酯酶及高丝氨酸酰基转移酶的众多细菌。土壤含较强的外源AHLs淬灭能力，虽然采用报告菌株获得了各土壤对外源C6-HSL及C8HSL的淬灭距离，但各土壤间差异不显著。因此，与经典的土壤微生物指标微生物生物量N和土壤酶相比，采用GC-MS获得的土壤AHLs含量及采用报告菌株获得的外源AHLs淬灭能力对土壤污染的指征作用不够显著，究其原因可能是因为土壤微生物的群体感应受多种因素影响，胞外AHLs分子不稳定，而且现有的检测方法灵敏度和精密度不足。获得了15株能够以联苯为唯一碳源生长的AHLs阳性菌株，并提取了其在LB培养基中的信号分子。薄层层析和半乳糖苷酶活性分析均证实其中含活性AHLs分子，而且TLC分析表明菌株D3H10和D2G10均可产生C6-HSL，但是否该菌株可产生其他信号分子，尚需证实。