共生细菌对盐生小球藻富集和转化亚砷酸盐的影响
毕业论文关键词：小球藻；共生细菌；亚砷酸盐；富集；去除率
Effects of a Symbiotic Bacterium on the Accumulation andTransformation of Arsenite by Chlorella salina
Abstract： In nature, bacteria and algae often coexist, and the algae-bacteria consortia may have greatprospects in environmental remediation. In this study, we set up a series of arsenite[As (III)] concentrations(0~750μg•L-1) . After treatment with 7d, the adsorption, absorption and transformation of As (III) weremeasured inaxenic and non-axenic C. salina. The results show that the presence of symbiotic bacteriaincreased enrichment of arsenic in algae cells, and with As (III) concentration increased, adsorption ofarsenic on C. salina increased, absorption is reduced, so as to reduce the toxic effect of As(III).Arsenate[As(V)] was the main form of the cells of non-axenic C. Salina,and there were also a smallquantity of monomethylarsonous acid (MMA), dimethylarsinous acid (DMA) and arsenite[As(III)](2.14%~4.32%). Only two forms of As (V) and As (III)were detected in the axenic counterpart,theproportion of As(V) was 44.66%~58.30% and As(III) was41.70%~55.34%.As(III) remained the majorarsenic species in the bacterial culture, but the proportion of As (V) was 15.88%~34.02%, indicating thatthe bacteria have a better ability to oxidize arsenite.After 7 d treatment with different concentrations of As(III), the removal rate of arsenic in the solution was 18.92%~55.12% by non-axenic C. salina , which washigher than axenic C. salina (12.82%~27.43%) and the bacterium alone (1.86%~16.19%) . The symbioticHalomonas sp. was beneficial to the accumulation of As and the removal rate of As in thesolution,indicating that algae-bacteria consortia may enhance the effect of arsenic pollution in water.
Keywords:Chlorella salina; symbiotic bacteria; arsenite; accumulation; the removal rate
目 录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料及培养条件2
1.2 盐生小球藻共生菌的分离、培养2
1.3 无菌小球藻的获取及检验2
1.4 盐生小球藻对 As ( I I I )的吸附、吸收和形态的转化2
1.5 盐生小球藻生物量的测定3
1.6 盐生小球藻总砷含量的测定3
1.7 藻细胞及培养液砷形态的测定3
1.8 共生细菌对 As( II I)的形态转化3
1.9 数据分析3
2 结果与分析3
2.1 带菌和无菌小球藻在 As ( I I I )暴露下的生物量差异3
2.2 带菌和无菌小球藻对 As(I II )的富集4
2.3 带菌和无菌小球藻细胞内砷形态及含量4
2.4 无菌和带菌小球藻培养液砷形态及含量5
2.5 共生细菌对 As( II I)的形态转化6
3 讨论7
4 结论8
致谢8
参考文献8
由于矿山开采、农药使用、金属冶炼等各个过程中污染物的不合理排放，大量含砷化合物进入环境，造成目前环境中严重的水体砷污染问题。而砷是对人类致癌最普遍、危害性最大的物质之一[1]，因此，研究水体除砷技术具有很重要的现实意义。微藻在环境中广泛存在，是一种单细胞生物，其细胞比表面积大，对砷的吸收和吸附能力较强，在砷污染废水治理方面具有较大潜力[2~3]。在水体中，无机砷主要以 As(V)和 As(III)两种形式存在，As(III)是一种毒性十分强的物质，其毒性约为 As(V)的 100 倍。由于砷是非生命所需元素，生物为了适应环境中的砷，在长期的进化过程中形成了一系列的砷解毒机制，已降低砷对其自身的迫害。研究表明，微藻对 As(III)的代谢方式包括泵出胞外[4~6]，甲基化[7~10]，合成砷糖或砷脂[11~12]，也可与谷胱甘肽(GSH)、植物螯合素(PCs)等结合，并储存在液泡中以达到解毒的目的[13]。此外，As(III) 的氧化也被作为微藻对砷的解毒机制之一[14]。在水环境中，微藻和其它微生物共生比较常见[15]，然而利用菌藻共生去除亚砷酸盐的研究还不多，王亚等[16]发现，盐藻与芽孢杆菌(Bacillus solisalsi) 的共生体富集砷的能力较强，在 25~100 μmol•L－1As(III)胁迫下能富集 0. 99~2. 79 g•kg－1的砷，高于无菌盐藻和芽孢杆菌单独去除砷的能力。并且带菌盐藻对 As(III)的代谢主要以氧化和甲基化为主，而无菌盐藻则只存在 As(III)氧化，没有甲基砷。这一研究说明了藻菌共生对水体中As(III)的去除效果较好，值得对其进一步探讨。小球藻广泛分布于自然界，为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻。小球藻是一种高效的光合植物，能以光合自养生长繁殖，并且也能在异养条件下利用有机碳源进行不断生长，繁殖速度快，应用价值高[17]。目前国内外已经开展了很多关于小球藻砷毒性及代谢的研究，例如 Maeda 等[18]和 Knauer 等[19]研究了小球藻对 As(III)、As(V)等不同形态砷的吸收、吸附、结合、外排等代谢过程。李妍丽等[20]选取了6 个不同浓度的 As(III)（0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/L），以在 680 nm 下小球藻的吸光度（OD680）作为衡量因子，对小球藻（Chlorella sp.）在不同 As(III)浓度的培养液中的细胞密度进行了试验，结果表明，As(III)浓度在 10.0 mg/L 以上时抑制小球藻细胞生长，计算得到As(III)对小球藻的 96 h 半数有效抑制浓度 EC50 值为 25.79 mg/L。许平平等[21]设置了不同浓度梯度的 As(V)，分别为 1、2、4、10 μmol•L-1，在合适的培养条件下暴露 7d后测定带菌和无菌盐生小球藻的吸收、吸附和形态转化 As 的情况以及共生细菌单独培养时培养液中 As 形态及含量， 实验表明， 共生细菌(Halomonas sp.)显著增加了 （P<0.05）小球藻细胞对砷的吸附，显著降低了(P<0.05)砷的吸收，从而减少 As(V)对藻细胞的毒害作用，同时共生细菌也显著提高了(P<0.05)小球藻溶液中砷的去除率。但是，对于小球藻和细菌共生去除水体中 As(III)的研究尚无报道。因此，本试验通过从盐生小球藻中分离得到共生细菌，在不同浓度的As(III)暴露 7 d 条件下，测定带菌小球藻、无菌小球藻及共生细菌对 As(III)的吸收、吸附和形态的转化，探讨可能的影响机制，为环境砷污染的生物修复提供理论依据。