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污染水体多环芳烃土著微生物强化降解机制的DNA-SIP和高通量测序研究
发表日期: 2018-05-11
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  当污染环境中的土著微生物缺乏降解能力时,可通过从环境中分离具有较强污染物降解能力的土著微生物,经过扩大培养,再接种到原环境,用以提高污染物降解。这就是所谓土著微生物强化技术,在环境修复方面具有巨大的应用潜力。对于土壤多环芳烃(PAHs)的研究表明,土著微生物强化技术能够显著提高PAHs的矿化速率,同时可以改变体系中微生物的群落结构。然而,尽管通过引入土著功能微生物能够显著增强生物修复的效果,但目前对所引入的土著微生物在生物修复过程中所表现出来的降解能力及其作用机理,尚有待明晰。

  近期,中科院广州地化所博士生李继兵和导师罗春玲研究员,通过向石油污染的水体中加入能高效降解菲的微生物Acinetobacter tandoii LJ-5,采用DNA稳定同位素探针(DNA-SIP)和高通量测序技术,研究了LJ-5的菲降解能力和其对土著菲降解微生物群落多样性的影响。结果显示,添加LJ-5能够显著提高菲的生物降解效率。但是, LJ-5并没有直接参与污水中菲的降解,它的主要作用是改变了原体系中的菲降解功能微生物的群落结构,增加了功能微生物群落的多样性。未接种LJ-5时,参与菲降解的微生物包括Rhodoplane、Mycobacterium、Xanthomonadaceae和Enterobacteriaceae;接种LJ-5后,除Mycobacterium和 Enterobacteriaceae仍保持菲降解功能外,另外五种不同的菌群Bacillus、Paenibacillus、Ammoniphilus、Sporosarcina和Hyphomicrobium也参与了菲的降解。在所有参与菲降解的土著功能微生物中,Rhodoplanes、Ammoniphilus、Sporosarcina和Hyphomicrobium对菲的降解能力,首次得到证实。该研究结果有助于加深对污水处理中土著微生物强化技术作用机制的理解,为石油污染水体的生物修复提供了理论基础。

  该研究得到国家自然科学基金资助,相关成果已于近日发表于英文期刊“环境科学与技术”。

  Jibing Li, Chunling Luo*, Dayi Zhang, Mengke Song, Xixi Cai, Longfei Jiang, Gan Zhang, 2018. Autochthonous bioaugmentation modified bacterial diversity of phenanthrene degraders in PAH-contaminated wastewater as revealed by DNA-stable isotope probing. Environmental Science & Technology 52, 2934-2944.

 

图1.土著微生物强化对PAHs污染水体中菲降解功能微生物影响的示意图

 

图2 菲降解功能微生物和其相关微生物基于16S rRNA基因序列的系统发生树。

 

 

 

(有机地球化学国家重点实验室 & 所综合办公室 供稿)

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