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《南京林业大学》 2017年
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Cd和Pb对崇明东滩湿地土壤中细菌、真菌和放线菌的Hormesis效应研究

黄斌  
【摘要】:Hormesis效应是指某一化学物质在高浓度时产生的某些效应在低浓度时产生相反的效应。随着近年来对不同生态系统重金属分布及其影响研究的日趋深入,重金属的Hormesis效应研究备受关注。尽管以往研究取得了重要进展,然而这些研究大多以生物个体为试验模型,对生物群体的相应研究还很不充分。本论文采集崇明东滩湿地土壤样品,通过添加不同浓度的Cd和Pb,使用平板菌落计数法和Miseq二代高通量测序法,研究Cd和Pb单一及复合作用下土壤中细菌、真菌和放线菌等三大类群微生物的数量和群落结构与丰度的特征,揭示刺激效应幅度、剂量区间以及产生响应的微生物类群,为土壤重金属污染风险评估与修复提供理论依据。主要研究结果与结论如下:(1)Cd对细菌、真菌和放线菌的数量变化产生显著的Hormesis效应,刺激效应的幅度分别为14.29~29.35%、14.29~38.89%、12.50~17.65%;剂量区间分别为0.004~0.16 mg/kg和2.4~4 mg/kg、1.2~2.4 mg/kg和10 mg/kg、0.004~0.08 mg/kg。与经典倒U型曲线不同的是,Cd对三类微生物数量的Hormesis效应曲线出现“双倒U型”特征。从起始响应浓度看,细菌(0.004 m/kg)对Cd的灵敏性明显高于真菌(1.2 mg/kg)。相比较而言,Pb对细菌、真菌和放线菌数量变化的刺激幅度分别为15.58~45.00%、14.71~60.58%、10.65~25.93%,剂量区间分别为160~240 mg/kg、160~240 mg/kg、280~340 mg/kg。有所不同的是,效应曲线起始部分出现抑制区间。从起始响应浓度看,细菌和真菌对Pb的灵敏性相似,均为160mg/kg。Cd和Pb对微生物数量的最大促进率均表现为:真菌细菌放线菌。(2)Cd和Pb复合作用时,对三类微生物也存在Hormesis效应。与Cd单一作用相比,复合作用下细菌、真菌和放线菌数量的刺激幅度变大,同时“双倒U型”现象消失。细菌、真菌和放线菌数量的刺激幅度分别增大到10.33~34.86%、5.56~41.67%、9.17~50.00%。Cd对三大微生物类群的刺激剂量区间分别扩大到0.004~0.6 mg/kg、0.2~10 mg/kg、0.2~10mg/kg。与Pb单一作用相比,复合作用下放线菌数量的刺激幅度变大,但细菌和真菌数量的刺激幅度减小。Pb对三大微生物类群的刺激剂量区间均扩大到80~300 mg/kg。(3)Cd单一作用下产生Hormesis响应的微生物类群主要为Bacillus(芽孢杆菌)、Podospora(柄孢壳菌属)、Streptomyces(链霉菌)和Micromonospora(小单孢菌)。Pb单一作用下产生Hormesis响应的微生物类群主要为Pontibacter、Hypocreales(肉座菌)、Periconia(黑团孢)和Streptomyces(链霉菌)。Cd和Pb复合作用下产生Hormesis响应的微生物类群主要为Bacillus(芽孢杆菌)、Micromonosporaceae(小单孢菌科)和Streptomycetaceae(链霉菌科)。较为相似的是,两种重金属Hormesis响应的微生物中均有Bacillus(芽孢杆菌)和Streptomyces(链霉菌)。同时,对重金属具有刺激响应的细菌主要为革兰氏阳性菌,被重金属抑制的细菌主要为革兰氏阴性菌。这表明,革兰氏阳性菌对重金属具有更好的抗性和适应性。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X172

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