菌株Trameteshirsutazlh237发酵液对污染土壤中多环芳烃的降解及群落结构分析

2020-03-20 03:44甄静李冠杰杜志敏王继雯杨文玲巩涛赵俊杰
南方农业学报 2020年1期
关键词:发酵液群落菌株

甄静 李冠杰 杜志敏 王继雯 杨文玲 巩涛 赵俊杰

摘要:【目的】利用中國科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室分离获得的菌株Trametes hirsuta zlh237,研究生物强化(接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液)对污染土壤中3种多环芳烃(PAHs)[Phenanthrene、Pyrene和Benzo[a]pyrene(BaP)]的降解效果,为该菌株在PAHs污染土壤中的应用提供科学依据。【方法】采用高效液相色谱(HPLC)检测7个处理土壤(接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液的Phenanthrene、Pyrene和BaP污染土壤分别标记为PheBA、PyrBA和BaPBA,接种灭菌发酵液的污染土壤分别标记为Phe、Pyr和BaP,原始土壤标记为CK)中3种PAHs含量,利用ABTS法检测土壤中漆酶活性,并运用高通量测序技术分析修复后土壤中细菌群落结构的变化。【结果】菌株T. hirsuta zlh237在3种PAHs污染土壤中均能生长,接种菌株发酵液15 d后,3种PAHs均有一定降解,其中BaP降解效果最佳,降解率达33.99%;且菌株T. hirsuta zlh237在3种污染土壤中均能分泌漆酶。高通量测序Alpha多样性指数分析结果表明,污染土壤接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液后,Chao1指数和Shannon指数显著增加(P<0.05),不同处理土壤样品的Chao1指数和Shannon指数排序均为:PheBA>PyrBA>BaPBA>CK>Phe>Pyr>BaP。Beta多样性的主成分分析(PCA)结果表明,接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液能改变污染土壤细菌群落结构组成;在门分类水平上,污染土壤样品中变形菌门(Proteobacteria)为优势门;在属分类水平上,接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液的污染土壤样品中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)为优势菌属,接种灭菌发酵液的污染土壤Phe和Pyr样品中苯基杆菌属(Phenylobacterium)为优势菌属,而BaP样品中假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌属。【结论】菌株T. hirsuta zlh237发酵液在PAHs污染土壤中能分泌漆酶,对3种PAHs均有一定的降解效果,且能改变污染土壤细菌群落结构组成,在一定程度上对PAHs污染土壤有较好的修复效果。

关键词:菌株Trametes hirsuta zlh237; 发酵液;生物强化;多环芳烃;降解;高通量测序;群落结构

中图分类号: S154.36                           文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2020)01-0072-08

Abstract:【Objective】Trametes hirsuta zlh237 isolated by State Key Laboratory of Mycology, Institute of microbio-logy, Chinese Academy of Sciences was used. Bioaugmentation by inoculating T. hirsuta zlh237 fermentation liquid was used to study its biodegradation effect on three kinds of polycyclic aromatic hydrocarbon(PAHs)[Phenanthrene, Pyrene and Benzo[a]pyrene(BaP)]. That provided a scientific basis for its application in PAHs contaminated soil. 【Method】The concentrations of the respective PAHs in the seven treated soil were determined by high performance liquid chromatography(HPLC) (The Phenanthrene, Pyrene and Bap contaminated soils incubated with fungal fermentation liquid were respectively labeled PheBA, PyrBA and BaPBA. The contaminated soils incubated with sterilized fungal fermentation li-quid were respectively labeled Phe,Pyr and BaP. The original soil sample with sterilized water was labeled CK). Laccase activity was spectrophotometrically determined with ABTS. Bacterial community structures in the three PAHs-contamina-ted soils were analyzed by illumina MiSeq high-throughput sequencing. 【Result】The results showed T. hirsuta zlh237 could remain active in the PAHs-environment. T. hirsuta showed the ability to degrade three PAHs in the soil, and had best degradation effect on BaP after 15 days with the degradation rate of 33.99%, and T. hirsuta zlh237 produced laccase in three PAHs contaminated soils. Moreover, the result of illumina MiSeq high-throughput sequencing alpha diversity analysis showed that the PAHs-contaminated soil inoculating T. hirsuta fermentation liquid showed significant increases (P<0.05) in the Chao1 index and Shannon index with the descending order of PheBA>PyrBA>BaPBA>CK>Phe>Pyr>BaP. Principal component analysis(PCA) of beta diversity implied that the microbiological structures of the PAHs-contami-nated soil were restored by inoculating of T. hirsuta. At the phylum level, Proteobacteria was dominant phylum in the PAHs-contaminated soil. At the genus level,Sphingomonas was dominant genus in the PAHs-contaminated soil with inoculating T. hirsuta. Phenylobacterium was dominant genus in the Phe and Pyr contaminated soil without inoculating T. hirsuta. Pseudomonas was dominant genus in the BaP contaminated soil without inoculating T. hirsuta. 【Conclusion】T. hirsuta zlh237 fermentation liquid can release laccase in PAHs-contaminated soils, and can degrade three PAHs and change the microbiological structures of the PAHs-contaminated soil, and has certain remediation effects on PAHs-contaminated soil.

Key words: Trametes hirsuta zlh237; fermentation liquid; bioaugmentation; polycyclic aromatic hydrocarbons; biodegradation; high throughput sequencing; community structure

Foundation item:Henan Key Scientific and Technological Project(182102311032); Research and Development Project of Henan Academy of Sciences(18ZX05003); Basic Scientific Research Project of Henan Academy of Sciences(190605020,190605019)

0 引言

【研究意义】多环芳烃(PAHs)是一种普遍存在于陆地和水生环境中的持久性有机污染物,其污染源可分为自然源和人为源(Kaushik and Haritash,2006)。自然源主要包括森林和牧场火灾、火山爆发和树渗出液等,由此形成的PAHs较少;而人为源是造成PAHs大量释放的主要原因,因为PAHs是石油和煤等的重要组成部分(Schützendübel et al.,1999)。PAHs因其强烈的毒性、致癌性和突变性而对人类健康和生态环境造成极大危害。有研究表明,土壤承担90%以上的PAHs负荷(彭华和王维思,2009),即土壤中的PAHs给人类健康带来更高风险(曹云者等,2012)。土壤中PAHs可通过吸附、挥发、光解和化学等方法进行修复,微生物修复技术因具有廉价、环保等优点,已成为最具潜力的土壤修复技术。因此,近年来利用微生物修复污染土壤越来越受到广泛关注。【前人研究进展】在微生物修复技术中,细菌主要降解低分子量PAHs,陶佳雨等(2019)从麦冬中分离出的细菌Enterobacter sp. PRd5对低分子量萘、芴和菲(50 mg/L)的降解率可达95%,对高分子量苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene,BaP)的降解率仅有17.44%。与细菌相比,真菌对PAHs污染土壤的修复有独特作用(潘澄等,2011;吴宇澄和林先贵,2013),其通过共同代谢作用可有效去除高分子量PAHs,田晶等(2018)筛选出的真菌菌株Aspergillus flavus AD-X-1对高环苯并蒽和二苯并蒽的降解能力分别达68%和63%。茆婷等(2012)筛选获得一株真菌F-5,该真菌可使土壤中的BaP、二苯并(a,h)蒽等高环、高毒性多环芳烃得到降解;进一步研究还发现PAHs经微生物氧化降解后产生许多氧化PAHs(Oxygenated PAHs,Oxy-PAHs),其对动、植物具有明显的毒害作用,毒性甚至比母体毒性更强(Lundstedt et al.,2007),而产漆酶的真菌对PAHs具有独特的氧化机制,林先贵等(2017)通过同位素示踪发现,BaP经漆酶氧化降解后,更多的是形成不可提取物,可能是漆酶作用于PAHs导致解毒的另一重要机制(K?stner et al.,2014)。正是由于漆酶对PAHs的特殊作用,漆酶生物修复方法成为PAHs污染土壤修复技术的重要发展方向。【本研究切入点】目前,关注的焦点集中在微生物对PAHs降解效果及降解机理的研究,但很少关注降解后土壤是否获得良好的修复效果,因为任何修复过程的最终目的不仅仅是去除土壤中的污染物,更重要的是能恢复土壤的潜在功能(Labud et al.,2007;Epelde et al.,2009)。【拟解决的关键问题】通过生物强化方法添加产漆酶菌株Trametes hirsuta zlh237的发酵液,分析其对污染土壤中3种PAHs的降解效果,同时采用高通量测序技术检测土壤中微生物群落结构的多样性,旨在评价产漆酶菌株T. hirsuta zlh237发酵液对污染土壤的修复效果,为该菌株在PAHs污染土壤中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

1. 1. 1 菌株和试剂 菌株T. hirsuta zlh237从中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室保藏并提供的真菌中筛选获得。Phenanthrene、Pyrene和BaP 3种试剂为Sigma公司的标准品。

1. 1. 2 培养基和发酵液 液体发酵培养基(1 L):NaH2PO4·12H2O 0.390 g,MgSO4·7H2O 0.500 g,C4H4Na2O4 1.180 g,FeSO4·7H2O 0.0315 g,CaCl2·2H2O 0.100 g,MnSO4·H2O 0.035 g,CH3COONa·3H2O 0.408 g,CoCl2·6H2O 0.060 g,ZnSO4·7H2O 0.028 g,CuSO4·5H2O 0.168 g,玉米粉40.000 g,C4H12N2O6 3.000 g,Tween-80 0.025 mL,维生素B1 10 ?g,维生素B2 5 μg,维生素B6 5 μg,pH自然。分装50 mL到250 mL三角瓶内,121 ℃灭菌25 min备用。

发酵液制备:将PDA培养基上生长的菌株T. hirsuta zlh237接种至液体发酵培养基中,培养6 d后备用。

1. 2 T. hirsuta zlh237发酵液对土壤中PAHs的降解

供试土壤采自郑州市郊区农田,土壤中不含PAHs,将采集的土壤自然风干过筛后准确称取300.00 g,分别与Phenanthrene、Pyrene和BaP混合均匀,制备成标准浓度的Phenanthrene、Pyrene和BaP污染土壤,使Phenanthrene、Pyrene和BaP终浓度均为50 mg/kg,将制备的3种污染土壤分别置于直径15 cm的花盆中。取25 mL T. hirsuta zlh237發酵液接种至Phenanthrene、Pyrene和BaP污染土壤中,分别标记为PheBA、PyrBA和BaPBA,其中发酵液中漆酶活性为15.93 U/mL,菌体干重为56.4 mg/mL。对照组土壤加入25 mL灭菌发酵液,接入灭菌发酵液的污染土壤分别标记为Phe、Pyr和BaP,原始土壤标记为CK,共7个处理,每处理重复3次。7个处理的土壤在30 ℃下黑暗培养15 d,保持花盆中土壤水含量为60%。

1. 3 土壤中漆酶活性分析

每隔5 d检测土壤中漆酶活性1次。每处理取1.00 g土壤放入5 mL试管中,加入蒸馏水1 mL,旋涡振荡10 min后,于25 ℃、180 r/min摇床上振荡20 min,离心取上清液测定其漆酶活性。漆酶活性采用ABTS法检测。

1. 4 土壤中PAHs萃取和高效液相色谱(HPLC)分析

采用安捷伦LC-1200型高效液相色谱仪测定土壤中PAHs含量。将处理15 d后的土壤从花盆中取出并混匀,每处理取5.00 g土样,加入色谱纯正己烷,并采用索氏萃取法(Teng et al.,2010)进行萃取,萃取液用于HPLC检测。样品注入量20 μL,分离柱为ZORBAX SB-C18 Column[0.46 mm×150 mm,安捷伦科技(中国)有限公司],柱温30 ℃,紫外检测波长254 nm,流动相为乙腈和水(v∶v=80%∶20%),流速1.0 mL/min。

1. 5 高通量测序分析

土样送至北京奥维森基因科技有限公司进行DNA提取和PCR扩增,Illumina MiSeq-PE300高通量平台测序结果利用QIIME进行细菌群落结构分析(Caporaso et al.,2010)。首先将获得的Raw_Tags经进一步去除嵌合体、短序列后得到优质序列Clean_Tags,用Usearch按照97%相似性序列进行OTU聚类(不含单序列),得到代表序列后再将其全部序列按照97%相似度Map到OTU上形成OTU列表,获得每处理样品OTU中的丰度信息,OTU相对丰度初步反映样品的物种丰富信息。使用97%相似度的OTU,利用Mothur作稀释性曲线分析(Amato et al.,2013),并利用QIIME对每个样品进行Alpha多样性指数分析,包括Chao1指数和Shannon指数,用R软件对每个样品在门和属水平的微生物群落结构柱形图进行绘制,并进行Beta多样性分析[Principal component analysis(PCA),主成分分析],比较各样品间的菌群结构差异。

2 结果与分析

2. 1 菌株T. hirsuta zlh237发酵液对土壤中PAHs的降解效果

由图1可知,菌株T. hirsuta zlh237发酵液处理PAHs污染土壤15 d后,对Phenanthrene、Pyrene和BaP均有一定的降解效果,其中Phenanthrene的降解率为39.37%,Pyrene降解率为34.00%,BaP降解率为33.99%。与CK和灭菌发酵液相比,菌株T. hirsuta zlh237发酵液对Pyrene和BaP的降解效果均达显著差异水平(P<0.05,下同);而对Phenanthrene的降解率与灭菌发酵液间无显著差异(P>0.05),与CK间达显著差异水平。在3种PAHs污染土壤中,菌株T. hirsuta zlh237发酵液对BaP的降解效果最佳。

2. 2 土壤中漆酶活性测定结果

从图2可看出,在3种PAHs污染土壤中,漆酶活性均随处理时间的延长呈先升后降的变化趋势,以Pyrene污染土壤中的漆酶活性最高,在第10 d时漆酶活性为6.40 U/g,其次为BaP污染土壤,其最高漆酶活性为4.08 U/g(第10 d)。3种污染土壤中的漆酶活性存在显著差异。

2. 3 土壤样品测序及Alpha多样性指数分析结果

对土壤样品中细菌16S rRNA序列的V3~V4进行高通量测序分析,7个样品共获得最终用于后续分析的有效序列总数为184558条,将其全部序列按照97%相似度map到OTU上形成OTU列表,7个样品中共获得9256条OTUs,其中优质序列的长度分布在420~480 bp(表1)。

土壤样品细菌群落的Alpha多样性分析可反映微生物群落的丰富度和多样性,其中Chao1指数侧重于体现群落的丰富度,用以估计群落中OTU数目,Chao1指数越大,说明细菌群落的丰富度越大;Shannon指数用来估算样品中微生物群落的多样性,Shannon指数越大,说明土壤中细菌群落的多样性越高。由表1可知,菌株T. hirsuta zlh237发酵液修复土壤样品(PheBA、PyrBA和BaPBA)的Chao1指数和Shannon指数均显著高于添加灭菌发酵液的土壤样品(Phe、Pyr和BaP)和CK,而添加灭菌发酵液土壤的Chao1指数和Shannon指数均显著低于CK;各处理土壤样品的Chao1指数和Shannon指数排序均为PheBA>PyrBA>BaPBA>CK>Phe>Pyr>BaP。此外,所有土壤样品的测序文库覆盖率均在95%以上,说明测序分析结果能充分体现土壤中绝大多数细菌群落信息,测序结果具有很好的代表性。

2. 4 土壤样品的细菌群落组成分析结果

2. 4. 1 在门分类水平上的细菌群落分析 所有处理土壤样品在门分类水平上的细菌群落组成如图3所示。7个处理土壤共获得11个门和未确定类群,其中11个门分别为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和Parcubacteria。在CK中,放线菌门的相对丰度最高,为57.70%;而其他处理土壤样品中变形菌门的相对丰度均最高,为35.83%~84.45%。在接种菌株T. hirsuta zlh237發酵液的土壤中,优势菌群为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门,其中变形菌门的相对丰度在36.45%~52.20%,放线菌门和酸杆菌门的相对丰度分别在17.07%~35.49%和11.22%~11.62%。在接种灭菌发酵液的土壤中,Pyr土壤中厚壁菌门为第二优势门,相对丰度为18.96%,Phe和BaP土壤中拟杆菌门为第二优势门,相对丰度分别为17.10%和6.97%,仅次于变形菌门。

2. 4. 2 在属分类水平上的细菌群落分析 在属分类水平上,各处理土壤主要包含41个属(图4),在CK中细菌(相对丰度>1.00%)主要由鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Skermanella、芽球菌属(Blastococcus)、Roseiflexus、Gaiella、Solirubrobacter、海洋放线菌属(Rubrobacter)、微枝形杆菌属(Microvirga)、链霉菌属(Streptomyces)、 Pseudarthrobacter、Asanoa和芽殖球菌属(Blastococcus)组成,其中海洋放线菌属的相对丰度最高,为7.88%。在添加灭菌发酵液土壤(Phe和Pyr)中,相对丰度最高的属为苯基杆菌属(Phenylobacterium),相对丰度分别为7.44%和6.45%,而在菌株T. hirsuta zlh237发酵液修复土壤(PheBA和PyrBA)中,细菌相对丰度分布发生明显变化,鞘氨醇单胞菌属是其最优势菌属,相对丰度分别为5.25%和5.27%,说明Phe和Pyr污染土壤中添加菌株T. hirsuta zlh237发酵液对土壤菌群结构有一定影响。菌株T. hirsuta zlh237发酵液修复土壤(BaPBA)中的细菌(相对丰度>1.00%)主要由鞘氨醇单胞菌属、RB41、Skermanella、芽球菌属、Gaiella、Solirubrobacter、海洋放线菌属、微枝形杆菌属、链霉菌属、Pseudarthrobacter和类诺卡氏菌属(Nocardioides)组成,其中鞘氨醇单胞菌属的相对丰度最高,为8.51%,而添加灭菌发酵液土壤(BaP)中,细菌丰度最高的属为假单胞菌属(Pseudomonas),相对丰度为19.17%。

2. 5 土壤细菌群落Beta多样性分析结果

將所有土壤样品的数据进行PCA分析,发现菌株T. hirsuta zlh237发酵液的添加对土壤细菌群落结构有显著影响。由图5可知,各土壤样品的3个重复样点均聚类于同一象限,说明样品组内重复性较好。菌株T. hirsuta zlh237发酵液修复土壤样品的PheBA和PyrBA处理样点聚集在第二象限,菌株T. hirsuta zlh237发酵液修复土壤样品BaPBA和CK处理样点聚集于第三象限,添加灭菌发酵液的土壤样品Phe和Pyr处理样点聚集在第一象限,添加灭菌发酵液的土壤样品BaP单独聚集在第四象限,说明PheBA和PyrBA处理下土壤细菌群落组成结构较相似,Phe和Pyr处理下土壤细菌群落组成相似,BaPBA和CK处理下土壤细菌群落结构相似。菌株T. hirsuta zlh237发酵液修复土壤样品和添加灭菌发酵液的土壤样品间有明显的分离现象,细菌群落组成结构存在显著差异。

根据Beta多样性距离矩阵对各土壤样品进行层次聚类(Hierarchical cluatering)分析,研究不同土壤样品的细菌群落相似性。图6通过聚类的方式得到同样验证,添加灭菌发酵液的土壤(Phe和Pyr)聚为一类,BaP样品单独聚为一类,而在菌株T. hirsuta zlh237发酵液修复土壤样品中,PheBA和PyrBA样品聚为一类,BaPBA和CK样品聚为一类。说明相对于添加灭菌发酵液的土壤,添加菌株T. hirsuta zlh237发酵液使土壤群落发生明显变化。

3 讨论

生物强化技术被认为是一种能提升污染土壤修复效果的有效方法(Teng et al.,2010),相对于其他物理、化学处理方法,生物强化是一种简便、有效且环保的处理方法(Canet et al.,2001),生物强化中外源微生物接种土壤后能否发挥其降解功能受多种因素制约,菌株的存活及其对土著微生物活性的刺激程度是决定其降解效果的主要因素,外源微生物能否与降解物质有效地接触也决定其修复效果(Yuan et al.,2002)。本研究分析真菌菌株T. hirsuta zlh237发酵液对Phenanthrene、Pyrene和BaP 3种PAHs的降解效果,在污染土壤中接入菌株发酵液3 d后,在土壤表面能观察到菌丝体生成,说明菌株能在污染土壤中存活并生长,可与本土微生物共存。菌株T. hirsuta zlh237是一种白腐菌,能产细胞外木质素酶类,已有研究表明这些产胞外木质素酶的白腐菌能有效降解PAHs,甚至比细菌具有更好的降解效果(Davis et al.,1993;Cajthaml et al.,2001)。本研究中,在CK和添加灭菌发酵液的土壤样品中,土壤的土著微生物对3种PAHs也有一定的降解效果,但添加菌株T. hirsuta zlh237发酵液后,该发酵液对3种PAHs的降解效果相对于土壤中土著微生物的降解效果明显增强,菌株发酵液处理污染土壤15 d后,对Phenanthrene、Pyrene和BaP的降解率分别达39.37%、34.00%和33.99%,在3种PAHs中,菌株发酵液对BaP降解的促进作用最明显,可能与漆酶能优先转化BaP有关(Li et al.,2010)。土壤漆酶活性分析结果表明,接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液的3种PAHs污染土壤均具有漆酶活性,且均呈先升后降的变化趋势,说明接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液后,菌株能在污染土壤中存活且分泌漆酶。

本研究通过Illumina MiSeq-PE300高通量测序技术对7个处理土样进行细菌群落结构分析,考察污染土壤接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液后对土壤中细菌菌群多样性和结构组成的影响,结果显示,污染土壤接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液后土壤中细菌菌群多样性和结构组成发生显著变化,Alpha多样性指数中的Chao1指数和Shannon指数显著增加,表明外源微生物的添加可提高土壤中细菌菌群多样性,污染土壤得到一定修复。PCA分析是一种对数据进行简化分析的技术,通过运用方差分解,分析不同土壤样品OTU(97%相似性)组成,可反映样品间的差异和距离,并将不同土壤样品数据的差异反映在二维坐标图上。基于PCA分析的土壤细菌群落Beta多样性分析结果表明,接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液的土壤细菌菌群结构分布紧凑且聚集在一起,添加灭菌发酵液的土壤样品聚集在一起,说明接种外源菌株能改变污染土壤细菌群落结构组成,与王立红等(2017)的研究结论相似。本研究还发现添加菌株T. hirsuta zlh237发酵液的BaPBA处理土壤样品与CK处理聚集在一处,二者群落结构相似。

通过高通量测序分析发现,所有处理样品在门和属分类水平上均具有丰富的细菌群落,但接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液的土壤和接种灭菌发酵液的土壤,其检测到的群落结构在属分类水平上有明显差异。在门分类水平上,除原始土壤CK外,其他处理土壤样品的最优势门均为变形菌门,黄星云等(2017)在菲降解菌群富集时同样发现变形菌门为最大的优势门。在属分类水平上,接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液的BaPBA处理土壤中鞘氨醇单胞菌属为细菌菌群相对丰度最高的属,该属是一类新型的微生物资源,可用于芳香化合物的生物降解,且已证实其对低环和高环PAHs均有很好的降解作用(Janbandhu and Fulekar,2011)。鞘氨醇单胞菌属在PheBA、PyrBA和BaPBA土壤样品中分别占5.25%、5.27%和8.51%,而在原始土壤CK中占2.85%,在Pyr土壤中仅占1.19%,在Phe和BaP土壤样品中未检测到。在接种灭菌发酵液的Phe和Pyr样品中,苯基杆菌属为优势属,相对丰度分别为7.44%和6.45%,而BaP样品中的优势属为假单胞菌属,相对丰度为19.17%;已有研究报道指出苯基杆菌属(范瑞娟等,2017)和假单胞菌属(Kuppusamy et al.,2016)在石油烃的降解中具有很好的去除作用。本研究还发现,接种灭菌发酵液的污染土壤中PAHs降解菌属在种类和占有比例上均高于接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液的污染土壤,但微生物群落多样性较低,究其原因可能是在高浓度PAHs污染胁迫下,土壤中耐性差的微生物不能适应环境而无法生存,从而致使微生物多样性降低,仅有部分耐PAHs強的菌株存活下来,并成为土壤中的优势菌,当土壤接种菌株T. hirsuta zlh237发酵液后,土壤中的一部分PAHs被降解,其浓度降低,土壤得到一定的修复,导致土壤中PAHs降解菌属在种类和占有比例上下降,微生物群落菌属分布均匀,群落多样性升高,与Alpha多样性指数分析结果一致。综上所述,菌株T. hirsuta zlh237在一定程度上对PAHs污染土壤有较好的修复效果。

4 结论

菌株T. hirsuta zlh237的发酵液在Phe、Pyr和BaP污染土壤中能分泌漆酶,对3种PAHs均有一定的降解效果,尤其对Pyr和BaP具有显著的降解效果,且该菌株发酵液能改变污染土壤细菌群落结构组成,提高土壤细菌群落的丰富度和多样性,因此施用产漆酶菌株T. hirsuta zlh237发酵液在一定程度上能修复和改善PAHs污染土壤。

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(責任编辑 罗 丽)

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