《稻田環境青萍及其葉面微生物砷積累和轉化研究》是謝婉瀅為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：稻田環境青萍及其葉面微生物砷積累和轉化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝婉瀅
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稻田環境中的砷污染嚴重危害人類健康和農業可持續發展。微生物對砷的形態轉化直接影響植物對砷的吸收和累積。稻田表層水體中的浮水植物及其葉面微生物是稻田生態環境的重要組成部分。室內培養研究發現，具有高砷累積能力的浮萍及其葉面微生物在稻田表層水環境中驅動著一個完整的砷氧化還原代謝鏈。然而在自然條件下的稻田生態系統中，浮萍葉面微生物對砷的轉化能力、葉面微生物對浮萍累積砷的作用、以及影響砷吸收和轉化的關鍵環境因子則需要進一步驗證。本申請以郴州礦區砷污染稻田中的青萍為研究對象，通過在不同水稻生長季採集樣品，採用化學分析與宏基因組測序、螢光定量PCR、克隆文庫構建等分子生態學技術相結合的方法，研究在不同的施肥管理下葉面微生物對砷的轉化以及對青萍累積砷的影響，尋找稻田表層水環境中砷生物地球化學循環的關鍵微生物群落及調控因子，為稻田生態系統的可持續開發利用及水環境砷污染修復提供微生物資源和理論基礎。
結題摘要
稻田環境中的砷（As）污染嚴重危害人類健康和農業可持續發展。微生物對砷的形態轉化直接影響植物對砷的吸收和累積。本項目以郴州礦區砷污染稻田中的浮萍和水稻土為研究對象，通過室內培養實驗，採用化學分析與高通量測序、螢光定量PCR等分子生態學技術相結合的方法，研究浮萍葉面細菌對環境擾動的回響、對砷的轉化能力及對浮萍累積砷的影響。浮萍葉面存在形態各異的細菌，這些細菌主要通過胞外分泌物和鞭毛在浮萍葉面定植。浮萍葉面細菌群落的多樣性與承載浮萍的水體中細菌群落多樣性相當，但顯著低於水稻土中細菌群落的多樣性。浮萍葉面以及浮萍生長的水體中的細菌群落結構受多種環境因子的影響，這些影響之間的相互制約有利於細菌群落結構的穩定，在受到環境變化的擾動之時可以避免群落結構和功能的劇烈改變。多樣性的增加能夠加強細菌群落抗擊環境干擾的能力。相對於水體和水稻土壤細菌群落，葉面細菌群落對環境擾動更加敏感，說明水生植物葉面細菌更容易受到全球環境變化的影響。浮萍葉面細菌在整體水平上主要表現對As(III)的快速氧化。在本研究中未發現浮萍葉面細菌對砷的甲基化作用。細菌培養實驗結果顯示，可培養的As(III)氧化細菌主要存在於浮萍葉面，而不存在於浮萍的培養液中。浮萍葉面細菌對As(III)的氧化可降低浮萍中As(III)的比例，降低總As的累積，從而減少環境中As對浮萍的毒害。這說明在緩解As的生態毒害方面，水生植物葉面細菌對水生植物起著非常重要的保護作用。抗生素的使用顯著減少浮萍葉面細菌中可培養的As(III)氧化細菌，降低葉面細菌群落的As(III)氧化能力，增加浮萍對As的累積以及浮萍中As(III)的比例。抗生素在環境中濃度的增加可能對水生生態系統中As的生物地球化學循環產生非常嚴重的影響，值得進一步的研究。
