滨海湿地植物根际/根内微生物对PAHs降解机制研究

根际和根内生微生物是PAHs生物降解的重要驱动者。随着环境中PAHs污染的加剧，湿地，尤其是滨海湿地成为PAHs重要的汇。但是植物-微生物参与的PAHs迁移、转化的生物地球化学过程及机制的研究在滨海湿地生态系统中尚未得到系统地开展，相关机制尚未阐析。本项目通过室内模拟试验，借助于非培养的分子生物学方法，研究滨海湿地生态系统中根际/根内生微生物群落结构对PAHs的分子量效应和植物种间差异（芦苇和互花米草），揭示滨海湿地PAHs污染条件下植物根系行为(形态、分泌物特征)和根际/根内生微生物的相互作用机制，以探讨湿地植物内生菌对植物体内PAHs代谢的调控机理。最终，将为PAHs污染土壤的植物-微生物联合修复研究提供科学依据。

随着环境中PAHs 污染的加剧，滨海湿地成为PAHs 重要的汇。湿地植物根际和根内生微生物是PAHs 生物降解的重要驱动者。但关于湿地植物-微生物参与的PAHs 生物地球化学过程研究尚未系统开展，PAHs污染的微生物生态学机制尚未明确。本项目主要内容包括：.（1）野外采集互花米草(Spartina alterniflora)，通过构建克隆文库和高通量基因组测序(Illumina)方法，研究湿地植物互花米草根际/根内微生物的多样性，并分析其根际/根内微生物对PAHs潜在的降解特性，发现了对PAH、石油烃等具有较强降解能力的假单胞菌(Pseudomonas)等菌属。.（2）以湿地植物互花米草为研究对象，选取PAHs代表性化合物三环菲(PHE)和四环芘(PYR)，分别设置0、10和100 mg/kg浓度梯度，通过室内曝露试验(70天)，研究PAHs在沉积物-孔隙水-植物体系的分配规律，考察不同PAHs胁迫对植物生长和微生物活性的影响；同时，借助磷酯脂肪酸分析(PLFA)和高通量基因组测序(Illumina)方法，研究滨海湿地植物互花米草根际/根内生微生物对PAHs分子量和浓度的响应；定量分析互花米草根际/根内革兰氏阳性(GP)和阴性菌(GN)的PAH双加氧酶基因(PAH-RHDα)基因拷贝数。结果表明，高浓度PHE处理中根际/根内PAH-RHDα-GN基因拷贝数增加了100-1000倍，分别达到最大的4.77×107 和4.96×105；菲和芘处理均提高了根际/根内PAH-RHDα-GP基因拷贝数。此外，从互花米草根际/根内，筛选出以PAHs为唯一碳源的功能微生物。.（3）通过长期曝露(15个月)试验，利用T-RFLP分析技术，研究不同环数不同浓度PAHs对湿地植物互花米草根际/根内细菌多样性演替的影响；并结合克隆文库的构建，明确互花米草根际/根内对PAHs有显著响应的菌属，探讨其对PAHs潜在的降解特性。.总之，本项目通过野外采集样品和室内模拟试验，将传统培养和现代分子生物学技术相结合，研究湿地生态系统中湿地植物互花米草根际/根内生微生物群落结构对PAHs的分子量效应；从高通量测序的多样性分析和PAH降解基因的定量结果角度，探讨了滨海湿地PAHs 污染条件下植物和根际/根内生微生物的相互作用机制。将为中国东南沿海湿地PAHs 污染的植物-微生物联合修复研究提供科学依据。