基于稳定同位素探针技术的多环芳烃降解微生物研究

微生物降解是土壤中多环芳烃（PAHs）消减的主要途径。发掘潜在高效的PAHs降解微生物物种、明确其降解机制对污染土壤的生物修复具有重要意义。稳定同位素探针（Stable Isotope Probing）技术脱离了传统分离培养的限制，可以将未知的微生物种群和其功能直接联系起来。本研究拟以典型的PAHs污染土壤以及干净的农田土和森林土为研究对象，采用土壤微宇宙（microcosm）样品同位素标记的方法，研究典型PAHs（菲、芘和苯并[a]芘）降解过程中的功能微生物种群组成，结合中间产物及功能基因分析，揭示其降解过程和降解机制；土壤同位素原位标记与微宇宙实验相结合，研究植物根际PAHs降解过程中功能微生物种群的动态变化，阐明植物不同生长阶段根系分泌活动对功能微生物以及PAHs降解过程的影响，为PAHs污染土壤的根际修复提供微生物资源和理论依据。

微生物降解是土壤中多环芳烃（PAHs）消减的主要途径。发掘潜在高效的PAHs降解微生物物种、明确其降解机制对污染土壤的生物修复具有重要意义。稳定同位素探针（Stable Isotope Probing）技术脱离了传统分离培养的限制，可以将未知的微生物种群与其功能直接联系起来。本研究采用土壤微宇宙（microcosm）样品同位素标记的方法，研究土壤中典型PAHs（菲、芘和苯并[a]芘）降解过程中的功能微生物种群组成，结合功能基因分析，揭示其降解过程和降解机制；土壤同位素原位标记与微宇宙实验相结合，研究植物根际分泌物对PAHs降解过程中功能微生物种群影响，阐明根系分泌活动对功能微生物以及PAHs降解过程的影响。研究成功建立应用DNA-SIP技术鉴定土壤中低环和高环多环芳烃降解功能微生物的方法，挖掘出复杂环境中参与菲、蒽、荧蒽、苯并芘代谢的微生物和多种功能基因，首次发现Acidobacterium, Collimonas属细菌对多环芳烃的降解能力，以及Bacteroidetes属菌株对苯并芘的降解能力。分离出应用DNA-SIP技术鉴定到的菲降解功能菌，获得该菌株中的多环芳烃降解基因xyLE和ARHD基因簇，并将其联合黑麦草应用于重金属-有机物复合污染土壤修复，效果良好。本项目为PAHs污染土壤修复提供微生物资源，为发展经济、高效、安全的土壤有机污染修复实用技术提供了理论依据与技术支撑。