盐诱导超累积植物内生菌Bacillus sp. L14对季铵盐类污染物的抗性及其生物修复研究

论文摘要

由于季铵盐（quaternary ammonium compounds,QACs）大量应用于消毒剂、洗涤剂等产品,而这些生活必需品在给人类带来便利的同时又对环境产生一定的威胁,这种污染物也正在威胁着人类的健康。大量的事实已经证明它可以使人类致癌、致畸以及致突变等,如果这种危害持续下去,那么人类的自然生态环境和身心健康将会受到严重威胁。近些年以来,电处理、超声波处理、有机溶剂和抗生素处理等方法均能实现对季铵盐的处理。但这些方法治理费用高、效率比较低下、需要大量的人力,重要的是处理过程相当复杂。因此,急需寻找一种高效、环保且低成本的修复技术,而生物修复技术近几年受到许多研究者的欢迎。因此考虑用生物修复技术来处理季铵盐类污染物。然而,季铵盐类污染物是一类具有微生物消毒作用的化合物,因此利用微生物修复技术处理季铵盐类污染物是本文的关键,而微生物修复技术的核心在于从生态系统中筛选对季铵盐有抗性的菌株。1.我们从镉超富集植物龙葵（Solanum nigrum L.）中分离到一株多金属抗性内生细菌L14（EB L14）对季铵化合物进行生物降解。从16S rDNA分析来看,该内生菌属于芽孢杆菌属。该内生菌经过不同类型的盐（NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2）浓度诱导,随着无机盐浓度的升高,菌株EB L14的生长受到了抑制,而且抑制效果很明显,这可能和微生物细胞在高浓度无机盐的存在下失水有关,影响了微生物的正常生长代谢;另外还可以分析出菌株EB L14对不同类型的无机盐耐受能力是不一样的,对Na+、K+耐受力最强,可以达到80g/L,其次是Mg2+,达到了40g/L;最后是Ca2+,达到了20g/L。2.菌株EB L14经过不同类型的盐浓度诱导之后,发现随着盐浓度的增加,其苯基烷基二甲基铵盐（benzylalkyldimethylammonium compounds,BACs）的抗性也在增加。胞内含水率的实验已经表明,细胞在高盐浓度下会发生失水现象,致使细胞收缩,膜孔变小,BACs(C12-alkylbenzyldimethylammonium chloride,C12BDMA-Cl;C14-alkylbenzyldimethylammonium chloride,C14BDMA-Cl)不容易通过膜孔进入细胞内部,从而减轻了对细胞的破坏,变相增强了内生细菌对BACs的抗性。3.本文还研究了QACs高耐性超累积植物内生菌对BACs的去除效果,结果表明:C12BDMA-Cl初始浓度为5mg/L,六种不同盐浓度诱导的抗性菌株在48h内对BACs均表现出很好的降解效果,随着盐诱导浓度的升高降解率也逐渐升高。C12BDMA-Cl初始浓度为10mg/L,前三种盐浓度诱导下的抗性菌株由于其对BACs的抗性较小,大部分在生长的初期阶段就已经死亡,所以其对BACs的降解率低于20%;而后面三种菌株在48h内对C12BDMA-Cl降解率都在80%以上,这是因为它们本身的抗性就比较高。C12BDMA-Cl初始浓度为15mg/L,这六种不同盐浓度诱导的抗性菌株只有后两种抗性菌株适应了C12BDMA-Cl这样的高浓度环境,而前四种菌株由于抗性比较弱,大部分在生长的初期阶段就已经衰亡,所以它们对C12BDMA-Cl的降解率低于15%;而后面两种菌株在48h内对C12BDMA-Cl有了很好的降解效果,降解率都在80%以上,这是因为它们本身的抗性就比较高,而且其降解率是逐渐升高的。4.研究了EB L14降解C14BDMA-Cl的中间产物及其降解途径,HPLC检测到的生物降解的中间产物主要为苄基二甲胺（BDMA）、苄基甲胺（BMA）等。作为初始代谢物的BDMA的形成表明Calkyl-N键的裂解是n-四烷基苄基二甲基氯化铵降解的第一步;BMA的形成可能是由于去甲基化反应进一步降解BDMA。本实验选取的超累积植物内生菌对季铵盐类污染物具有较好的抗性,并且达到了很好的去除效果,这为微生物修复技术在应用于季铵盐类污染物处理方面提供了广阔前景。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 季铵盐来源及其危害

1.2 季铵盐的分布

1.2.1 地表水

1.2.2 沉积物和污泥

1.3 季铵盐类污染物微生物修复技术

1.4 超累积植物

1.5 植物内生菌

1.5.1 植物内生菌的定义

1.5.2 植物内生菌与宿主的关系

1.5.3 内生菌在治理污染方面的应用

1.6 本课题研究的目的和意义

1.7 研究内容

1.8 研究方法

第二章盐（Na Cl/KCl/CaCl2/MgCl2）诱导超累积植物内生菌Bacillus sp.L14

2.1 引言

2.2 实验材料

2.2.1 实验用植物内生菌EB L14 的获取

2.2.2 实验用主要试剂

2.2.3 植物内生菌EB L14 培养基的配制

2.2.4 实验用主要仪器

2.3 实验方法

2.3.1 植物内生菌EB L14 的扩培以及生长曲线的测定

2.3.2 Na Cl、KCl、MgCl2、CaCl2 不同类型、不同浓度梯度LB液体培养基的配制

2.3.3 EB L14在含有无机盐LB液体培养基中传代培养

2.3.4 经盐诱导后的植物内生菌EB L14 的保存

2.3.5 经不同浓度Na Cl诱导后的植物内生菌EB L14 的油镜实验

2.4 结果与讨论

2.4.1 植物内生菌EB L14 生长曲线的测定

2.4.2 无机盐对植物内生菌EB L14生长曲线的影响

2.4.3 植物内生菌EB L14 的油镜图片

2.5 小结

第三章经盐诱导后的超累积植物内生菌Bacillus sp.L14对QACs的抗性

3.1 引言

3.2 实验材料

3.2.1 实验菌种

3.2.2 实验用主要试剂

3.2.3 实验用培养基

3.2.4 实验用主要仪器

3.3 实验方法

3.3.1 不同盐浓度诱导的 EB L14 接种在含有 C12BDMA-Cl 的 LB 培养基中

14BDMA-Cl的LB培养基中'> 3.3.2 不同盐浓度诱导的EB L14接种在含有C₁₄BDMA-Cl的LB培养基中

3.3.3 不同钠离子浓度诱导的 EB L14 胞内含水量的测定

3.3.4 BACs的测定方法

3.4 实验结果与分析

12BDMA-Cl的LB培养基中的生长情况'> 3.4.1 盐诱导的EB L14在含有C₁₂BDMA-Cl的LB培养基中的生长情况

14BDMA-Cl的LB培养基中的生长情况'> 3.4.2 盐诱导的EB L14在含有C₁₄BDMA-Cl的LB培养基中的生长情况

3.4.3 不同钠离子浓度诱导的EB L14胞内含水量的测定

3.5 小结

第四章在好氧条件下超累积植物内生菌EB L14对BACs的降解效果及其产物的研究

4.1 引言

4.2 实验材料

4.2.1 实验菌种

4.2.2 实验用主要试剂

4.2.3 实验用培养基

4.2.4 实验用主要仪器

4.3 实验方法

12BDMA-Cl的去除效率'> 4.3.1 在最小抑制浓度下,EB L14对C₁₂BDMA-Cl的去除效率

14BDMA-Cl的去除效率'> 4.3.2 在最小抑制浓度下,EB L14对C₁₄BDMA-Cl的去除效率

12BDMA-Cl的条件优化'> 4.3.3 EB L14 降解C₁₂BDMA-Cl的条件优化

14BDMA-Cl对植物内生菌EB L14 的逐步诱导'> 4.3.4 C₁₄BDMA-Cl对植物内生菌EB L14 的逐步诱导

14BDMA-Cl的降解'> 4.3.5 在好氧条件下EB L14对C₁₄BDMA-Cl的降解

14BDMA-Cl降解产物的测定方法'> 4.3.6 C₁₄BDMA-Cl降解产物的测定方法

4.4 实验结果和讨论

12BDMA-Cl的去除效率'> 4.4.1 在最小抑制浓度下,EB L14对C₁₂BDMA-Cl的去除效率

14BDMA-Cl的去除效率'> 4.4.2 在最小抑制浓度下,EB L14对C₁₄BDMA-Cl的去除效率

12BDMA-Cl的条件优化'> 4.4.3 EB L14 降解C₁₂BDMA-Cl的条件优化

14BDMA-Cl的最大抗性'> 4.4.4 植物内生菌EB L14对C₁₄BDMA-Cl的最大抗性

14BDMA-Cl降解产物的研究'> 4.4.5 在好氧条件下EB L14对C₁₄BDMA-Cl降解产物的研究

14BDMA-Cl的生物转化途径'> 4.4.6 C₁₄BDMA-Cl的生物转化途径

4.5 小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间获得研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 申胜举

导师: 罗胜联,肖潇

关键词: 季铵盐,生物修复技术,抗性,植物内生菌,盐诱导

来源: 南昌航空大学

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: 南昌航空大学

分类号: X703;X17

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