石油降解菌在各种有害环境因素作用下会进入活的非可培养(viable but non-culturable,VBNC)状态,从而影响其生长及石油降解率.为了研究有害环境因素对石油降解菌生长及石油降解率的影响,采用分光光度法、荧光染色-激光共聚焦显微镜观测 H2O2 胁迫下苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)JP1 细胞的生长及VBNC状态形成情况.结果表明,不同浓度H2O2 对其生长有一定抑制作用,当培养液中H2O2 浓度为 75.0 mmol/L时,可有效抑制苍白杆菌JP1 生长,处理12h后苍白杆菌JP1 进入VBNC状态.VBNC状态的苍白杆菌JP1 细胞缩小变成球体,周质间隙增大;在适宜条件下,VBNC状态苍白杆菌JP1 能够复苏为可培养状态,添加丙酮酸钠能够促进VBNC状态细菌细胞的复苏.复苏后的苍白杆菌RJP1 具有良好的环境适应性和石油降解能力,为石油污染生物修复的菌种筛选及应用提供了新的策略.

克隆植物形体相连的无性个体(分株)之间可以进行水分、养分和光合产物的传递和共享,并且这种克隆整合可以显著提高分株对环境胁迫的耐受能力,从而可能进一步影响分株周围的土壤微生物群落结构和生物量.尽管国内外已经开展了大量有关克隆整合对分株耐受胁迫能力影响的研究,但克隆整合对土壤微生物群落结构和生物量影响的研究却十分缺乏.以黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地生态系统为研究对象,将直径60 cm的圆形样方进行三个水平的石油添加处理(不添加石油或每年添加5 mm或10 mm厚的石油),同时通过切断或不切断样方内外芦苇根状茎的连接来控制克隆整合的有无.实验连续开展了两年(2014-2015年),每年8月份在样方内进行土壤样品取样,在实验室内采用磷酸脂肪酸(PLFA)法测定土壤微生物总量及主要微生物类群含量,并测定土壤微生物生物量碳和氮含量.取样时间显著影响土壤微生物PLFA总量、微生物碳和氮含量,这3个变量在2015年均显著高于2014年.石油添加在2015年显著增加了土壤微生物PLFA总量,但在2014年却无显著效应;同时,石油添加在2014年降低了土壤微生物碳和氮含量,而在2015年却增加了其含量.然而,无论在2014年还是2015年,芦苇的克隆整合对土壤微生物PLFA含量、微生物碳和氮含量均没有显著影响.土壤微生物PLFA总量与土壤微生物碳和氮含量呈正相关关系.这些结果表明,石油污染可以显著影响湿地土壤微生物动态,但克隆整合却无显著效应.

为了解石油污染对黄河三角洲滨海湿地翅碱蓬和碱蓬萌发生长的影响,通过盆栽控制实验,研究5个浓度梯度(0、2 500、5 000、7 500、10 000 mg/kg)石油污染下2种碱蓬萌发和幼苗生长的响应特征.结果显示:(1)不同浓度石油污染对2种碱蓬种子萌发率、萌发势的影响不显著(P＞0.05),但均显著缩短了2种碱蓬的种子平均萌发时间,提高了种子的萌发指数(翅碱蓬P＜ 0.05;碱蓬P＜0.01);(2)在石油浓度为10 000 mg/kg条件下2种碱蓬的发芽势差异极显著(P＜0.01),而其他浓度梯度条件下各项萌发指标的种间差异不显著(P＞ 0.05);(3)石油污染胁迫对2种碱蓬的株高、叶片数和子叶长皆有显著抑制作用,石油浓度梯度越高、植物生长时间越长,这种抑制作用越明显,且石油污染胁迫对翅碱蓬的抑制程度高于碱蓬.本研究表明10 000 mg/kg浓度梯度下的石油污染可促进2种碱蓬种子的萌发,显著抑制2种碱蓬幼苗的生长;结果可为滨海盐碱地油田石油污染土壤的植物修复提供参考依据.

克隆整合是克隆植物重要的性状之一.它不仅能够提高分株对环境胁迫的耐受能力,而且可能影响分株周围的土壤属性.为检验克隆整合对土壤属性的影响,在黄河三角洲芦苇湿地开展克隆整合和石油污染的两因子的野外实验.每年将0、5或10 mm厚的原油添加到直径为60 cm的圆形芦苇群落样方内来模拟无污染、轻度或重度石油污染,并通过保留或切断样方内外芦苇根状茎的连接来实现克隆整合的有或无.实验开始于2014年,并于2016年10月采集样方内土壤样品,测定土壤团聚体组成、pH值、电导率、总碳、总氮、总磷和有机碳含量.石油污染显著增加了土壤粗大团聚体(粒径:＞2 mm)、pH值、总氮和有机碳含量,降低了土壤微团聚体(粒径:0.053-0.25 mm)占比以及电导率.克隆整合显著降低了土壤pH值,提高了土壤电导率和氮磷比.克隆整合和石油污染的交互作用仅对电导率有显著效应.因此,石油污染和克隆整合都可以影响湿地土壤的理化性质,而克隆整合对分株周围土壤理化性质的影响可能进一步影响克隆植物的优势度.

[背景]铜绿假单胞菌DN1是一株从石油污染土壤中分离筛选到的具有广谱降解功能的菌株.[目的]深入了解荧蒽胁迫条件下铜绿假单胞菌DN1降解污染物过程中重要的降解相关基因信息.[方法]通过高通量测序技术对铜绿假单胞菌DN1进行转录组测序,对其所有的转录本进行KEGG (kyotoencyclopedia of genes and genomes)分类和Pathway注释、GO (gene ontology)分类和富集分析.[结果]转录组测序显示:与对照组相比,荧蒽诱导组检测到6 189个基因,其中1 919个基因上调表达,1 603个基因下调表达.KEGG注释分析显示差异上调表达基因匹配到了112个KEGG代谢途径,注释到“代谢途径”的1 408个基因(约占总差异基因的73.4％)中有317个基因参与了碳氢化合物代谢及含有苯环结构的异源生物质的生物降解,占“代谢途径”的16.53％,暗示了菌株DN1降解荧蒽可能与这些途径有密切关系.另外,主要代谢途径中的差异表达基因主要集中在ABC转运系统、氨基酸生物合成、双组分系统及碳代谢,这些途径大多数参与了底物的识别转运、信号转导及基因表达调控.[结论]进一步拓展了铜绿假单胞菌DN1在荧蒽胁迫条件下的代谢途径和逆境反应,也为微生物修复环境污染物研究夯实了理论基础.

红球菌属微生物因其自身较强的有机物耐受性和较宽的降解谱,能够适应多种生境而被广泛应用于生物脱硫、石油污染修复、有毒有机化合物降解、污水处理等领域.本研究利用单分子PacBio测序技术,对一株耐有机溶剂的赤红球菌SD3 (Rhodococcus ruber SD3)全基因组进行测序并进行生物信息学分析.该菌株的全基因组长度大约为5.37 Mb,GC含量为70.63％,GenBank序列登录号为CP029146.使用Barmap0.4.2和tRNAscan-SEv l.3.1软件对基因组中包含的rRNA基因和tRNA基因进行预测,发现有12个rRNA基因和53个tRNA基因.利用Glimmer3.02软件对该基因组进行基因预测,共得到5 120个编码蛋白的基因.将预测的蛋白序列同时与KEGG、STRING和GO三类数据库进行Blastp比对,共计2 836个蛋白基因获得COG功能注释,并且注释得到3 130条GO功能条目和2 190条KEGG通路条目.此外,基于荧光定量PCR的分析表明在甲苯和苯酚胁迫下,赤红球菌SD3中热休克蛋白DnaK的表达分别上调了29.87倍和3.93倍.这些研究结果为赤红球菌的遗传改造和揭示赤红球菌的有机溶剂耐受性机制提供了理论依据.

为了揭示黑心菊(Rudbeckia hirta)对陇东黄土高原油污土壤的植物修复效应,在长庆油田公司实施为期5个月的场地修复试验,测定了不同浓度油污土壤胁迫时黑心菊土壤总石油烃(total petroleum hydrocar-bons,TPH)去除率、生长指标、土壤理化性质和酶活性以及微生物群落结构的变化.结果显示:(1)3％、6％和8％油污土壤中黑心菊根区土壤TPH去除率分别为73.44％、81.28％和36.80％;(2)油污浓度≤6％土壤对黑心菊株高、根长、地下部干重、根活力和根冠比有明显促进作用,但当浓度≥8％时则产生了显著抑制作用(P＜0.05);(3)与对照组(CK)相比,黑心菊在有效增加根区土壤碱解氮和速效磷含量以及土壤脱氢酶、多酚氧化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的同时显著减低了土壤pH(P＜0.05);(4)微生物群落结构的LEfSe组间差异分析结果表明,Idiomarina属、嗜盐单胞菌属(Halomonas)、盐厌氧菌属(Halanaerobium)、Balneolaceae属和Fodinicurvataceae属、纤细单胞菌属(Cellulomonas)、食烷菌属(Alcanivorax)、Fodinicuirvata属是3％～6％油污浓度范围内黑心菊根区土壤差异指示菌;(5)非度量多维尺度(NMDS)排序和方差分解结果显示,当油污浓度≤6％,黑心菊通过增加根活力、地下部干重和根冠比、根区土壤脱氢酶、多酚氧化酶、脲酶、碱解氮含量和微生物群落丰富度和多样性的方式提高了根区TPH去除率.综上所述,黑心菊可作为陇东黄土高原地区原油污染土壤植物修复的备选植物品种,但油污浓度不应超过6％.