丛枝菌根真菌介导的多氯联苯根际修复机理的研究

丛枝菌根真菌在PCBs污染土壤的生物修复体系中发挥着重要作用，但是关于其修复机理的研究还不够深入。本项目以美国南瓜为供试植物，首先，利用分室根箱系统研究PCBs菌根际降解效应，联合PCR-DGGE技术明确不同菌根真菌对土壤微生物群落结构的影响；其次，一方面采用RT-PCR技术定位土壤bphA1基因，明确菌根真菌侵染后土壤bphA1基因表达水平的演变趋势及其与PCBs降解的关系，从基因水平上揭示菌根对土壤PCBs降解过程的调控机制；另一方面，设计微宇宙试验，添加13C标记的PCBs，采用稳定性同位素探针技术（SIP）研究菌根对土壤PCBs降解功能微生物种群的影响及其随时间的演变趋势，从功能水平上阐明菌根影响PCBs降解的作用机理。通过本项目研究，揭示丛枝菌根真菌对PCBs污染土壤的修复效应及其相应的调控机制，以期为发展菌根修复技术，提高PCBs污染土壤生物修复效率提供科学依据。

丛枝菌根真菌在PCBs污染土壤的生物修复体系中发挥着重要作用，但是关于其修复机理的研究还不够深入。本项目首先通过盆栽试验研究不同南瓜以及黄瓜品种对土壤PCBs的降解效率及其微生物机理。与黄瓜属植物相比，南瓜属植物具有更强的促进土壤PCBs降解的能力，其中美国南瓜和中国南瓜对土壤PCBs的降解效率最高，而植物吸收对土壤PCBs去除的贡献率不大。植物通过根系分泌物影响土壤微生物量及群落结构，继而导致土壤PCBs降解率及同系物组成结构发生改变。其次，以美国南瓜为供试植物，研究不同AM真菌与土壤细菌群落的相互关系，及其对土壤PCBs降解的影响。结果表明AM真菌通过间接促进土壤细菌及bph基因丰度，并改变土壤细菌群落结构是影响PCBs降解的主要机理。Rhodococcus属bphC基因编码降解酶可能是AM真菌影响下土壤PCBs降解的重要途径。高通量测序结果也证明了Actinobacteria在根际及非根际土壤中均占据优势，且对非根际土壤中PCBs同系物结构组成具有显著贡献。相关分析结果表明Alphaproteobacteria相对丰度也与土壤PCBs降解率显著相关。再次，通过分室根箱试验研究AM真菌菌丝对土壤微生物群落结构以及PCBs降解的影响。土壤AM真菌菌丝生物量对细菌以及bph基因丰度，以及细菌群落结构等都产生了重要影响，说明AM真菌菌丝可能通过菌丝分泌物改变菌丝际土壤细菌生物量以及群落结构组成，从而对土壤PCBs降解率及同系物组成结构产生影响。最后，利用稳定性同位素探针标记技术研究AM真菌与土壤PCBs降解微生物的相互关系及其对PCBs降解的影响，结果表明AM真菌菌丝对土壤微生物群落结构，特别是PCB利用微生物产生了影响。AM真菌菌丝可能通过促进Betaproteobacteria纲Burkholderiales目的微生物的生长从而达到促进土壤PCB-4降解的目的。本项目筛选了PCBs污染土壤的高效修复植物及AM真菌菌种，利用磷脂脂肪酸、荧光定量PCR、高通量测序技术以及稳定性同位素探针技术，通过设计一系列盆栽或分室根箱试验，深入揭示了AM真菌促进土壤PCBs降解的微生物机理，对于调控土壤微生物群落，促进PCBs污染土壤生物修复提供了重要的理论依据。