稻田土壤丁草胺-镉复合污染的微生物修复机理研究

随着工农业的迅猛发展，有机或无机有毒有害物质对土壤的污染日益严重。土壤污染问题已经成为制约我国社会经济可持续发展的重大障碍之一。丁草胺是典型的稻田除草剂，长期使用必然会对稻田土壤生态系统造成一定的影响；镉是稻田土壤中常见的重金属污染物，"镉米"的出现使重金属污染问题重新成为研究的热点与焦点。本项目以丁草胺-镉复合污染的稻田土壤为研究对象，以复合污染土壤的微生物修复为目的，在室内模拟田间污染情况下，对丁草胺-镉复合污染对稻田土壤微生物群落结构及动态变化的影响进行分子指纹图谱分析；筛选出镉胁迫下高效降解丁草胺的细菌菌株并利用气相色谱-串接质谱、双向电泳及质谱鉴定技术对丁草胺-镉复合污染土壤的生物修复机理进行研究。

丁草胺是一种高效、高选择性的触杀性除草剂，对禾本科杂草具有非常显著的杀除效果是典型的稻田除草剂，长期使用必然会对稻田土壤生态系统造成一定的影响；镉是稻田土壤中常见也是污染较为严重的的重金属污染物之一。研究丁草胺-镉复合污染的意义重大。本项目以丁草胺-镉复合污染的稻田土壤为研究对象，以复合污染土壤的微生物修复为目的，在室内模拟田间污染情况下，对丁草胺-镉复合污染对稻田土壤微生物群落结构及动态变化的影响进行分子指纹图谱分析；筛选出镉胁迫下高效降解丁草胺的细菌菌株并利用气相色谱-串接质谱、双向电泳及质谱鉴定技术对丁草胺-镉复合污染土壤的生物修复机理进行研究。这个课题基本按研究计划完成。主要结果如下：土壤中微生物群落结构随着丁草胺以及镉的加入量的变化而变化；丁草胺加入量越多，DGGE图谱中的条带数量越少，同时在某个取样时间可能会产生新的条带，也可能原有条带消失、变淡或者变浓，说明不同为微生物种群对丁草胺的加入所产生的反应不一；镉的加入同样对土壤中不同的微生物种群产生的影响也不尽相同。筛选到2株耐镉且高效降解丁草胺的细菌菌株，并对及进行了鉴定和特性研究。16S rDNA序列进行同源性比对，两株菌分别与铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）的同源性达到100%和99%。结合两株菌株的生理生化特征，可初步确定所分离的两株高镉耐性菌株为铜绿假单胞菌和阴沟肠杆菌。对两株菌在镉胁迫下的丁草胺代谢进行研究发现，降解菌株存在下能明显增加丁草胺的降解效率；丁草胺的代谢途径与以往研究报道基本一致。双向电泳分析共获得丰度倍数大于2或小于0.5，P值小于0.05的93个蛋白差异点，其中上调蛋白44个，下调蛋白49个。最终选取大于3或者小于0.25的共23个明显差异点进行质谱解析。