高耐镉细菌Burkholderia sp.DF3-1对镉的吸附特性及机理

摘要

基于前期从重金属矿区污染土壤中分离和鉴定的一株伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.DF3-1,分析其对环境中镉离子(Cd^(2+))的吸附特性。通过测定不同初始浓度、pH及培养时间下菌株对镉离子的去除效率,并利用扫描电镜和透射电镜观察含镉环境对菌体细胞内外形态的影响,以及红外光谱和质粒消除实验测定菌体表面基团和初步测试耐镉基因位置,探讨菌株Burkholderia sp.DF3-1对环境中镉离子的吸附机制。结果表明,该菌株在10 mg/L以下的Cd^(2+)中生长几乎不受影响,在50 mg/L和100 mg/L时生长受限;在培养24 h达到最大生物量,此后有所减少;在pH为5时,去除效率最高。该菌株最高去除效率为83.64%。扫描电镜结果显示Cd^(2+)致使菌体细胞外表粗糙、变形皱缩;透射电镜结果显示Cd^(2+)使菌体细胞膜增厚,遗传物质分散,细胞膜与细胞质界线模糊;红外光谱结果表明,菌体表面主要是-CH_(2)-、酰胺I、-NO_(2)、-COOH、-C-OH和-CO-基团参与了吸附过程;质粒提取与消除实验可知,耐镉基因可能位于遗传物质而不是质粒上。综上所述,耐镉伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.DF3-1对镉离子的吸附作用同时发生在胞内积累和胞外吸附两方面,初始浓度和pH对其吸附能力具有较大影响。