摘要
土壤铅污染不仅会影响土壤质量，还会破坏土壤生态环境，威胁人类的健康，因此对铅污染土壤的治理与修复显得尤为必要和紧迫。常用的铅污染土壤修复技术有物理、化学修复技术和生物修复技术，在生物修复技术中，利用超富集植物与微生物的联合修复技术是目前研究的热点，是一项绿色的修复技术。本研究针对实验室前期筛选出的耐镉微生物——肠杆菌FM-1(Enterobacter sp.FM-1)进行了铅耐受性的驯化，探讨了其在Pb污染下的促生特性（产吲哚乙酸——IAA、铁载体能力，溶磷和合成1-氨基环戊烷-1-羧酸脱氨酶——ACC脱氨酶），以及环境因素（铅初始浓度、温度、pH和时间）对菌株促生特性的影响；比较了提取肠杆菌S-EPS、LB-EPS、TB-EPS三种胞外聚合物的方法差异、对铅的吸附能力差异，以及环境因素（铅初始浓度、温度、pH和时间）对菌株三种胞外聚合物分泌量的影响；并通过将菌种接种于酸模叶蓼(Polygonum lapathifolim L.)、丛枝蓼(Polygonum caespitosum Bl.)培养的方式，研究了肠杆菌对酸模叶蓼和丛枝蓼生长、Pb吸收的影响。其研究结果主要如下： 1.通过驯化，肠杆菌可以在Pb2+浓度为800mg/L的LB固体培养基中正常生长，且该菌株有较好的分泌IAA、铁载体、溶磷能力，但不产ACC。 2.肠杆菌FM-1促生特性研究结果表明，肠杆菌产IAA最优条件为：pH=8，30℃，培养48h，菌体产IAA含量随铅离子浓度增加而减少；菌株产铁载体最优条件为：时间为48h，pH为6，温度为30℃，菌体产铁载体的A/Ar值随铅离子浓度增加而减少；菌株溶磷能力最优条件为：时间为72h，pH为6，温度为27℃，菌体溶磷含量随铅离子浓度增加而减少。Box-Behnken实验进一步表明铅初始浓度、pH和温度是影响菌体产IAA的重要因素，铅初始浓度和pH、pH和温度之间的交互作用对菌体分泌IAA过程影响显著(p＜0.05)；温度是影响菌体产铁载体过程的关键因素，pH和温度之间的交互作用对菌体产铁载体能力过程影响显著(p＜0.05)；温度是影响菌体产铁载体过程的关键因素，温度和铅初始浓度之间的交互作用对菌体溶磷能力过程影响显著(p＜0.05)。通过Box-Behnken模型理论预测实验得到，肠杆菌最优产IAA条件为：初始浓度值600mg/L，pH值7.86，温度值为32.95℃，IAA产量预测值为56.69，实际所得结果为56.66mg/L；最优产铁载体条件为：初始浓度值301.38mg/L，pH值6.31，温度值为31.14℃，预测菌株最优产铁载体能力的A/Ar值为0.077，条件优化实际值为0.07071；最优溶磷能力条件为：初始浓度值300mg/L，pH值6.35，温度值为27.26℃，菌株溶磷量的最大预测值为96.56mg/L；实际菌株最优溶磷量为100.81，实际值与预测值接近，与Box-Behnken模型理论预测值基本吻合。 3.肠杆菌FM-1Pb耐受性结果表明，肠杆菌最高Pb耐受浓度为200mg/L，当Pb浓度大于200mg/L时，菌株生长受到不同程度的抑制。筛选肠杆菌FM-1分泌三种胞外聚合物提取方法为：S-EPS采用离心法；LB-EPS采用超声波法，超声0.5min；TB-EPS采用高温加热法，加热温度为75℃，加热时间为5min。在对环境因素对肠杆菌FM-1分泌三种胞外聚合物含量影响的研究中发现：Pb2+胁迫会抑制菌株对EPS的分泌；在无Pb2+胁迫下，菌株分泌EPS最适条件为：温度30℃、时间24h、pH=8；通过FI-RT分析手段，从三种EPS对Pb2+的吸附率比较中可以看出，磷酸基团、羟基、胺基、羧基和羧酸均参与了EPS对Pb2+的吸附过程，推测LB-EPS起主要吸附作用，且LB-EPS对Pb2+吸附最佳条件为：pH=6、温度为40℃、投加量为400mg/L； 4.在水培条件下，以灌根和喷面两种加菌方式，添加中高浓度的肠杆菌FM-1(3.8×107和1.2×108cfu/mL)均能促进酸模叶蓼的生长，提高了酸模叶蓼的生物量，其中酸模叶蓼株高、株重分别比对照增加了21.86％～88.68％和30.31％～281.06％；酸模叶蓼根、茎、叶中铅含量分别比对照增加了37.27％～170.05％；酸模叶蓼中IAA含量增加了17.52％～189.60％，根系中铁膜含量和铅含量分别增加了59.46％～151.01％和76.80％～334.37％。 在土壤盆栽培养方式下，以灌根的方式添加中高浓度肠杆菌FM-1(3.8×107和1.2×108cfu/mL)有利于酸模叶蓼和丛枝蓼的生长，能够有效提高酸模叶蓼和丛枝蓼在下游区和恢复区的生物量，酸模叶蓼和丛枝蓼株高、株重分别比对照增加了24.96％～80.13％、42.86％～285.57％和13.92％～47.90％、57.02％～378.88％；酸模叶蓼和丛枝蓼根、茎、叶中铅含量分别增加了4.19％～102.63％和12.41％～78.96％；添加肠杆菌FM-1还可以在一定程度上增加酸模叶蓼和丛枝蓼土壤根际土壤中铅有效态含量，当添加肠杆菌FM-1浓度分别为3.8×107和1.2×108cfu/mL时，酸模叶蓼和丛枝蓼根际土壤中有效态Pb分别增加了32.96％和38.77％。
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