优势茶皂甙利用菌的筛选、生长特性及茶皂甙诱导其降解多氯联苯研究

摘要

多氯联苯(PCBs)为一类典型持久性有机污染物，由于在环境中分布广、含量低、降解慢，不少学者认为诱导降解可能是修复PCBs污染的有效途径，并已证明萜类化合物具有诱导潜力。本文选取PCB77、PCB118和PCB138作为PCBs的典型代表污染物，以属五环三萜类化合物的茶皂甙(TS)为诱导剂，筛选土著茶皂甙利用菌为供试菌，并优化菌株生长环境，开展茶皂甙诱导水溶液和土壤环境中PCBs生物降解的初步研究。研究初步取得了以下结果:
　　(1)从茶皂甙质量浓度为20％和30％培养后的土壤中分别筛选出两株茶皂甙利用菌YTS和WTS，经16S rDNA鉴定并构建系统发育树分析，确定YTS和WTS均为纤维单胞菌属Cellulomonas。
　　(2)茶皂甙生物降解实验结果表明，WTS和YTS极大加速了茶皂甙降解。培养15 d，添加WTS和YTS的实验组得到的茶皂甙降解率比对照组的分别提高了82.84％和86.98％。WTS和YTS对茶皂甙的降解趋势基本符合准一级动力学方程，茶皂甙的降解速率常数比对照组的分别提高了134.37％和142.71％。
　　(3)采用试管2倍稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)，平板涂布法辅助观察，结果表明茶皂甙对WTS最小抑菌浓度为300 mg/mL，YTS最小抑菌浓度为200 mg/mL。
　　(4)初始茶皂甙浓度、温度和初始pH值对YTS和WTS生长影响实验结果表明，本实验条件下，YTS较佳生长pH为8、适合培养温度为25-37℃、适合生长的茶皂甙浓度为5-20 mg/mL，WTS适合生长pH为5-8、适合培养温度为25-32℃、适合生长的茶皂甙浓度为5-20 mg/mL。
　　(5)重金属离子Pb2+和Cd2+对YTS和WTS生长影响实验结果表明，两菌株对重金属的敏感性有差异。在本实验Pb2+浓度≤50 mg/L条件下，Pb2+对YTS和WTS的生长基本无抑制作用，但在Cd2+浓度≤30 mg/L条件下，YTS的生长被完全抑制，说明YTS对重金属离子Cd2+十分敏感。WTS对Cd2+较YTS耐受性强，WTS的生长与Cd2+浓度呈负相关。
　　(6)茶皂甙诱导水溶液中PCBs生物降解实验表明，茶皂甙能促进YTS和WTS降解水溶液中PCBs，且诱导效果显著。培养12d后，添加茶皂甙的WTS+TS和YTS+TS处理的PCBs降解率大于90％，WTS和YTS单独处理的PCBs降解率为50％-75％，而对照组PCBs的降解率均小于35％。茶皂甙诱导WTS和YTS对水溶液中PCBs的降解趋势基本符合准一级动力学方程，对比茶皂甙降解速率常数分析，WTS+TS处理下的PCB77、PCB118和PCB138的降解速率常数较WTS处理的分别提高了4.3倍、4.8倍和2.8倍，YTS+TS处理下的PCB77、PCB118和PCB138的降解速率常数较YTS处理的分别提高了7.1倍、9.1倍和8.9倍。
　　(7)茶皂甙诱导WTS和YTS降解土壤中PCBs实验结果表明，PCB77、PCB118和PCB138在土壤中没有明显的降解规律。
　　显著性分析结果表明，单独的WTS和YTS作用下的PCBs降解效果与添加茶皂甙的WTS+TS和YTS+YS处理的PCBs降解效果均无显著差异，表明在土壤中茶皂甙对WTS和YTS降解PCBs无显著的诱导效应。
　　总体而言，添加茶皂甙会显著影响水溶液中PCBs的生物降解，而在土壤中，茶皂甙的诱导作用受到抑制。本研究为深入研究茶皂甙在PCBs污染修复的实际应用提供理论依据。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 多氯联苯概述

1．1．1 PCBs的性质及来源

1．1．2 PCBs在土壤水环境的迁移转化

1．2 PCBs的微生物降解途径

1．2．1 好氧降解

1．2．2 厌氧降解

1．3 PCBs的诱导生物降解研究

1．3．1 联苯诱导PCBs生物降解

1．3．2 植物次生代谢产物诱导PCBs生物降解

1．4 茶皂甙在环境修复中的应用

1．5 本论文研究主要目的、意义和内容

1．5．1 主要目的和意义

1．5．2 研究内容

第2章 优势茶皂甙利用菌的分离鉴定及其生长特性

2．1 实验材料与方法

2．1．1 主要试剂与仪器

2．1．2 培养基

2．1．3 优势茶皂甙利用菌的筛选

2．1．4 优势茶皂甙利用菌的16S rDNA鉴定

2．1．5 茶皂甙的生物降解

2．1．6 最小抑菌浓度(MIC)的测定

2．1．7 菌株生长影响因素的研究

2．1．8 OD值及pH值测定

2．2 结果与讨论

2．2．1 优势茶皂甙利用菌筛选结果

2．2．2 优势茶皂甙利用菌16S rDNA鉴定结果

2．2．3 茶皂甙生物降解结果

2．2．4 最小抑菌浓度

2．2．5 环境因子对YTS和WTS生长的影响

2．3 小结

第3章 茶皂甙诱导生物降解水溶液中PCBs

3．1 实验材料与方法

3．1．1 主要试剂与仪器

3．1．2 无机盐培养基

3．1．3 实验设计

3．2 结果与讨论

3．3 小结

第4章 茶皂甙诱导生物降解土壤中PCBs

4．1 实验材料与方法

4．1．1 主要试剂与仪器

4．1．2 土壤预处理

4．1．3 YTS和WTS菌悬液制备

4．1．4 实验设计

4．1．5 PCBs的提取

4．1．6 PCBs的净化

4．1．7 PCBs的检测

4．2 结果与讨论

4．3 小结

第5章 结论与展望

5．1 主要研究结论

5．2 课题的创新与特色

5．3 展望

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢

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