土壤中大肠杆菌O157:H7存活机制的研究

以大肠杆菌O157:H7为目标生物污染物，运用PCR-DGGE、PLFA-MIDI微生物自动鉴定系统等现代分子生物学技术和FTIR、XRD现代光谱分析手段等新兴技术，重点探讨我国土壤中O157:H7存活动态及相关界面过程的生化作用机制。主要内容包括：分析O157:H7在我国土壤中的存活动态，构建土壤中O157:H7消长模型，确定O157:H7消长与土壤性质的内在关联性；揭示各环境因子对O157:H7存活的调控作用，探讨污染土壤中环境调节-微生物响应机理；阐明O157:H7在土壤/矿物中的吸附-解吸特征，从分子或原子级水平剖析O157:H7-土壤/矿物界面反应的作用机制及驱动因素。研究结果将为提升污染物环境过程关键界面反应机理的研究水平、发展污染土壤末端治理和修复技术体系、保障食品安全和农产品产地环境安全等提供理论支撑。

1.21±1 oC、40%田间持水量培养条件下，中国14种地带性土壤中O157:H7存活动态均符合Weibull 模型，土壤中O157:H7 存活时间（td）值为1.4–25.8天，而且存活动态差异非常明显。南方土壤中O157:H7衰减快速，td值较短；而北方土壤中O157:H7衰减存在一个明显的滞后期，td值较长。统计分析表明，土壤pH、氮含量、微生物生物量碳和无定型氧化铝为土壤中O157:H7 存活的主控因子。研究发现，调控土壤pH对O157:H7存活的影响比较明显。.2.基于Pyrosequencing和PLFAs获得的土壤微生物性质，分析发现土壤中O157:H7的td值与土壤细菌PLFAs 和Actinobacteria 含量成正相关、与土壤真菌PLFAs 含量成负相关。采用PCR-DGGE和PLFA技术研究了O157:H7污染土壤中微生物的响应状况，结果表明土壤细菌、真菌和古菌与O157:H7间存在一些交互影响。PCR-DGGE结果显示，O157:H7污染土壤培养26天后，土壤中Ktedobacter racemifer、Bacterium SOSP1-85以及某些不知名细菌变化明显。设施年限长的蔬菜土壤中O157:H7 td值长，土壤细菌和真菌PLFAs比值是影响其存活的一个重要因素，但接种O157:H7培养25天后，O157:H7对土壤PLFAs总量及组分的影响并不显著。.3.吸附/解吸实验结果表明：针铁矿、高岭石、蒙脱石三种矿物对O157:H7的吸附随着时间的延长逐渐增多，在45min后逐渐达到平衡，在60min后完全平衡；矿物和土壤对O157:H7的吸附能力为针铁矿>高岭石>蒙脱石>红壤>黑土；吸附的O157:H7解吸率约为20%。zeta电位、傅里叶红外分析表明，针铁矿对O157:H7的强吸附力主要是因为针铁矿和细菌间的静电吸引力以及矿物表面的NH4+参与了吸附反应；而高岭石和蒙脱石与细菌表面表现为静电排斥，只有矿物表面的水分子参与了O157:H7的吸附。矿物对O157:H7的吸附差异是导致中国北方和南方土壤中O157:H7存活动态不同的一个重要的内在驱动机制。.4.根据菌株样品中PLFA的种类和含量可鉴定土壤或其它环境样品中O157:H7，但SMAC培养基上获得的菌株应在TSBA培养基上活化2次后40mg菌量条件下鉴定准确度最高。