减少歪头菜镉积累的根际贪铜菌筛选方法
土壤的重金属污染不仅会对植物造成伤害,随着食物链逐级往上传递,在生物体内浓缩放大,最终危害人类健康,如“痛痛病”就是由于镉中毒引起的,因而对土壤的重金属污染进行修复是非常必要的,常用的土壤污染重金属修复技术主要为物理、化学手段,但是物理和化学手段往往成本较高,且容易造成二次污染,进一步影响土壤生态等。
现有如中国专利公开号为CN107815428B的一株镉去除根瘤菌KG2、含有所述根瘤菌的菌剂及其用途,应用于农田镉污染土壤的生物修复中,减少农耕土壤中的农作物对镉的富集吸收,促进重金属污染土壤中农作物得生长,以提高农作物的产量与品质,该类微生物修复技术因具有原位修复、廉价和环境友好等优点,因而逐渐受到重视。
微生物本身是土壤的重要组成部分,在污染土壤中接种微生物能够调整,植物对营养元素与重金属的吸收,而相应的不同植物不同环境下的微生物适应能力也有所区别,不同环境下的微生物治理效果也有区别,如针对我国西北地区药食两用草本植物镉污染环境下歪头菜生理指标进行试验,如何外源施加根际细菌微生物进行镉污染原位修复进一步减轻镉暴露的毒性和歪头菜植株中镉积累仍有待进一步提高,鉴于此,针对上述问题,深入研究,遂有本案产生。
针对上述问题,在原有微生物镉污染修复应用的基础上进行创新设计。
减少歪头菜镉积累的根际贪铜菌筛选方法包括如下步骤:
S1、根际土壤耐镉细菌的纯化培养;
将1g重金属污染植物根际土壤添加到9mL 0.85%无菌NaCl溶液中,并以180转/分钟的速度振荡30分钟(重复3次)。然后将混合物连续稀释,分别置于含有100μM CdCl2·2.5H2
O的LB琼脂培养基上,在30℃下培养一周。重复纯化单个耐Cd菌落以获得纯分离物。
S2、歪头菜根际细菌WS2的鉴定与筛选
使用标准分子方法提取细菌WS2总DNA,并用通用引物Uni-27F和Uni-1492R使用PCR扩增其16S rRNA基因序列。将PCR产物连接到pGEM-Teasy载体中,并进行DNA测序,结果表明WS2属于贪铜菌属Cupriavidus。进一步测定最低抑菌浓度,将单个菌株菌落接种到含有不同浓度Cd2+溶液的LB培养基中,并在分析前将培养物在30℃下培养7天。抑制细菌生长的最低Cd浓度被确定为最低抑菌浓度(重复3次)。
S3、细菌去除镉的效果评价;
将菌株WS2的单菌落接种到LB培养基中,在30℃下培养过夜后,再接种到500mL初始菌体浓度OD600为0.1的LB培养基中。将LB培养基中的Cd2+
浓度为1mM。将不含Cd2+的培养液作为对照。培养物在30℃下以180转/分钟振荡144小时,并测量菌落形成单位(CFU)以生成生长曲线。
通过测量在有或没有细菌处理的培养基中剩余的镉含量来评估镉的去除效率。取50mL培养液,在4℃下以12000转/分钟离心5分钟,取10mL上清液并稀释,然后通过0.22μm过滤器过滤。使用原子吸收光谱法(AAS-6300C)测量Cd2+浓度。
总之,针对我国西北地区药食两用草本植物镉污染问题,本研究通过盆栽试验研究外源施加根际细菌贪铜菌对镉污染下歪头菜生理指标的影响,发现外源施加贪铜菌显著减轻镉暴露的毒性和歪头菜植株中的镉积累,为根际细菌应用到我国西北地区歪头菜等药食两用草本的镉污染原位修复提供理论依据,应用前景良好。
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