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        佳樂麝香與鎘污染對土壤微生物和酶活性的影響

        2021-09-06 09:56:34趙芷玉律澤魏煒韓曉墨
        關(guān)鍵詞:放線菌拷貝數(shù)脲酶

        趙芷玉,律澤,魏煒,韓曉墨

        (沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院,沈陽 110168)

        佳樂麝香(HHCB)是一種具有特殊香味的疏水性多環(huán)類有機物[1],現(xiàn)已作為工業(yè)香料被廣泛地應(yīng)用于日用化工產(chǎn)業(yè),如香水、洗發(fā)水、沐浴露、肥皂和洗衣粉等產(chǎn)品中[2],且隨著污水灌溉和污泥農(nóng)田施用,在土壤中濃度也越來越高。HORII 等[3]對美國Kentucky和Georgia 的兩座大型污水處理廠進(jìn)水中的HHCB 殘留濃度分別進(jìn)行了檢測,結(jié)果表明在進(jìn)水口中HHCB的殘留濃度最高達(dá)7 000 ng·L-1。GUERRA 等[4]對美國的兩座大型污水處理廠排出的污泥進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)HHCB 含量已達(dá)到14 300 μg·kg-1。陳多宏等[5]發(fā)現(xiàn)日用化妝品生產(chǎn)工廠排放的污泥中HHCB 濃度已達(dá)到566 mg·kg-1。隨著HHCB在自然環(huán)境中濃度增高,生態(tài)風(fēng)險也越來越大,導(dǎo)致其生態(tài)毒理效應(yīng)增強。HHCB 是潛在的內(nèi)分泌干擾物,李明等[6]發(fā)現(xiàn)HHCB可造成斑馬魚胚胎甲狀腺激素分泌和調(diào)節(jié)的紊亂。HHCB 的遺傳毒性效應(yīng)主要表現(xiàn)在生殖能力方面,MELMED[7]發(fā)現(xiàn)在動物試驗中,麝香酮可以使雄性動物生殖器官萎縮。HHCB 對生物的生理生態(tài)效應(yīng)主要是對其生態(tài)結(jié)構(gòu)有影響,姜麗思等[8]發(fā)現(xiàn)較低劑量的HHCB 脅迫就能夠?qū)е绿}卜根尖基因組DNA 損傷,且隨濃度升高損傷加重。

        目前,重金屬污染日益嚴(yán)重,隨著公眾的環(huán)境意識提高,重金屬污染受到越來越多的關(guān)注[9]。土壤中的Cd可移動性強,且具有可積累性,積累到一定劑量就會影響人體健康。由于土壤中HHCB 與Cd 均可通過污水灌溉及污泥農(nóng)田施用途徑輸入土壤,土壤受二者復(fù)合污染的問題也日益突出。

        目前針對HHCB 與Cd 復(fù)合污染的研究大多集中于水生生物和陸生生物,對土壤微生物方面的研究相對較少。陳翠紅[10]研究發(fā)現(xiàn)多環(huán)麝香和Cd 對小麥根伸長和芽伸長具有明顯的抑制作用,且存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。ZHANG等[11]研究發(fā)現(xiàn)HHCB和Cd對斑馬魚抗氧化系統(tǒng)具有聯(lián)合效應(yīng),試驗初期為Cd 起決定性作用,而在其余的暴露時間內(nèi),HHCB 起主要作用,斑馬魚暴露于HHCB 時,其總蛋白減少,可能是斑馬魚損傷的重要原因。

        在土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)中,微生物數(shù)量、酶活性等因素是一個隨著環(huán)境變化而變化的動態(tài)過程。由于土壤酶主要來自土壤微生物的生命活動,污染物的脅迫會導(dǎo)致土壤中微生物種群活細(xì)胞的數(shù)量和組成發(fā)生變化,因此,也影響了土壤微生物的活性。本研究以HHCB 和Cd 為污染物,在實驗室培養(yǎng)80 d 后,分別研究二者單一及復(fù)合污染下對土壤中微生物數(shù)量和土壤酶活性的影響,進(jìn)而研究二者復(fù)合污染對土壤的生態(tài)毒理效應(yīng),可為復(fù)合污染土壤的生物修復(fù)提供一定的理論基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 供試土壤

        供試土壤采集于遼寧省沈陽市石佛寺灌渠渠首(42°08.611′N,123°20.705′E),取農(nóng)田表層(0~20 cm)土壤。土壤理化性質(zhì)如表1所示。

        表1 土壤理化性質(zhì)Table1 Soil physical and chemical properties

        1.2 供試藥品

        HHCB 標(biāo)準(zhǔn)樣品購于英國Promochem 公司,純度為75%,其分子式均為C18H26O。國產(chǎn)分析純CdCl2·2.5H2O購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

        1.3 試驗方法

        本試驗采用微宇宙實驗法,對培養(yǎng)80 d后的土壤中微生物數(shù)量以及酶活性進(jìn)行研究。新鮮土壤采集并揀去植物殘體后裝于聚乙烯塑料袋中保鮮,帶回實驗室過2 mm 篩。稱取200 g(以干土計)土壤于500 mL 的塑料燒杯中,調(diào)節(jié)含水量至田間最大持水量的60%左右,用具有透氣作用的薄膜封口,防止水分過量蒸發(fā)和空氣中的菌體進(jìn)入,并將其置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中避光預(yù)培養(yǎng)7 d。預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后,采用土壤染毒法進(jìn)行染毒。

        將過2 mm 篩后的供試土壤采用二因素分別為4水平(HHCB 濃度分別為0、100、400 mg·kg-1和800 mg·kg-1)和2 水平(Cd 濃度分別為0 和10 mg·kg-1)的完全組合試驗。分為CK、H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7共8個處理組(表2),每個處理重復(fù)3次。

        表2 不同處理中Cd與HHCB 濃度情況(mg·kg-1)Table2 Concentrations of Cd and HHCB in different treatments(mg·kg-1)

        將各處理組的土樣充分混勻后,以80 d作為培養(yǎng)周期,將其置于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中,在整個過程中保持土壤濕度在最大持水量的60%左右,每2~3 d 調(diào)節(jié)一次土壤含水量,使培養(yǎng)過程中土壤含水量保持恒定。于培養(yǎng)第1 d 和第80 d 采集土壤,分別測定土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量以及土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶的活性。

        1.4 測定方法

        1.4.1 土壤微生物測定方法

        (1)可培養(yǎng)微生物的測定方法:采用固體平板稀釋涂布培養(yǎng)計數(shù)法,其中細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,真菌采用馬丁培養(yǎng)基,放線菌采用高氏培養(yǎng)基。

        (2)微生物總數(shù)的測定方法采用熒光qPCR 法。DNA 的提?。菏褂肍ast DNA-SPIN KitForSoil 試劑盒,從0.5 g 土壤中提取基因組DNA,并將其溶于50 μL水中,保存溫度為-20 ℃。測定基因的拷貝數(shù):采用熒光定量qPCR 測定細(xì)菌16S rRNA、真菌18S rRNA和放線菌特異基因的拷貝數(shù)(以干土計)。制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,樣品中的基因拷貝數(shù)根據(jù)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線計算,然后換算成每克干土的基因拷貝數(shù)。

        1.4.2 土壤酶活性測定方法

        土壤脲酶活性測定采用苯酚鈉法;土壤蔗糖酶活性測定采用3、5-二硝基水楊酸法;土壤酸性磷酸酶活性測定采用對硝基酚比色法。

        1.5 數(shù)據(jù)分析

        試驗數(shù)據(jù)采用DPS 7.5 進(jìn)行處理,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,利用多因素方差分析中Turkey 多重比較檢驗不同處理間的結(jié)果差異顯著性。顯著性水平為P<0.05,極顯著水平為P<0.01。試驗作圖采用Origin 8。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 HHCB與Cd污染對土壤中微生物數(shù)量的影響

        土壤微生物對土壤的改變十分敏感[12],因此可作為土壤質(zhì)量的一個重要指標(biāo),在討論復(fù)合污染對土壤質(zhì)量影響時,可通過測定微生物的數(shù)量進(jìn)行土壤質(zhì)量的評定[13]。

        2.1.1 HHCB和Cd污染對可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)的影響

        不同處理可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)方差分析結(jié)果見圖1,培養(yǎng)時間為1 d 時,與CK 相比,所有處理可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)均表現(xiàn)為顯著降低(P<0.05)。HHCB 單一污染對細(xì)菌生長表現(xiàn)為抑制作用,H1、H2 和H3 中細(xì)菌數(shù)分別顯著低于CK 15.09%、15.99%和30.98%,且隨著濃度的增加,細(xì)菌數(shù)減少。Cd 單一污染對細(xì)菌生長呈現(xiàn)出較大的抑制效果,H4 處理下細(xì)菌數(shù)顯著低于CK 49.96%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對細(xì)菌生長也表現(xiàn)為抑制作用,H5、H6 和H7 中細(xì)菌數(shù)分別顯著低于CK 27.24%、43.29%和59.32%。

        表3 細(xì)菌、真菌、放線菌引物和PCR條件Table3 Bacteria,fungi,actinomycetes primers and PCR conditions

        培養(yǎng)時間為80 d 時,與CK 相比,除H1 和H4 外,其他處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對細(xì)菌生長表現(xiàn)為促進(jìn)作用,H2和H3中細(xì)菌數(shù)分別顯著高于CK 3.18 倍和3.34 倍。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對細(xì)菌生長也表現(xiàn)為促進(jìn)作用,H5、H6 和H7中細(xì)菌數(shù)分別顯著高于CK 2.25、4.82倍和5.09倍,H7對細(xì)菌的促進(jìn)效果最顯著。培養(yǎng)時間為80 d時,各處理濃度的細(xì)菌數(shù)均高于培養(yǎng)時間為1 d 的細(xì)菌數(shù)(CK、H1 除外),H2、H3、H4、H5、H6 和H7 分別為培養(yǎng)時間為1 d 時的3.33、4.25、1.09、4.64、9.13 倍和9.89倍,CK 和H1 的細(xì)菌數(shù)分別低于培養(yǎng)時間為1 d 時35.80%和24.60%。結(jié)果表明,培養(yǎng)時間為1 d 時,HHCB 與Cd 單一及復(fù)合污染對細(xì)菌生長表現(xiàn)為抑制作用;培養(yǎng)時間為80 d 時,HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染對細(xì)菌生長表現(xiàn)為促進(jìn)作用(H1除外)。

        2.1.2 HHCB和Cd污染對可培養(yǎng)真菌數(shù)的影響

        不同處理可培養(yǎng)真菌數(shù)方差分析結(jié)果見圖2,培養(yǎng)時間為1 d時,與CK相比,除H3和H7外,其他處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對真菌生長表現(xiàn)為促進(jìn)作用,H1和H2中真菌數(shù)分別顯著高于CK 2.14 倍和1.80 倍。Cd 單一污染對真菌生長呈現(xiàn)出顯著的抑制效果,H4 處理下真菌數(shù)顯著低于CK 85.90%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對真菌生長也表現(xiàn)為促進(jìn)作用,H5 和H6 中真菌數(shù)分別顯著高于CK 4.32倍和3.33倍。

        培養(yǎng)時間為80 d時,與CK相比,除H4外,其他處理濃度均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對真菌生長表現(xiàn)促進(jìn)作用,H1、H2 和H3 中真菌數(shù)分別顯著高于CK 9.51、4.36 倍和4.30 倍。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對真菌生長表現(xiàn)為促進(jìn)作用,H5、H6 和H7 中真菌數(shù)分別顯著高于CK 10.69、5.62 倍和4.14倍。培養(yǎng)時間為80 d時,各處理濃度的真菌數(shù)均高于培養(yǎng)時間為1 d 的可培養(yǎng)真菌數(shù),CK、H1、H2、H3、H4、H5、H6 和H7 分別高于培養(yǎng)時間為1 d 時的12.78%、175.00%、41.09%、169.00%、346.00%、43.70%、16.50%和431.00%。試驗結(jié)果表明,HHCB單一及與Cd復(fù)合污染對真菌生長表現(xiàn)為促進(jìn)作用。

        2.1.3 HHCB和Cd污染對可培養(yǎng)放線菌數(shù)的影響

        不同處理可培養(yǎng)放線菌數(shù)方差分析結(jié)果見圖3,培養(yǎng)時間為1 d 時,與CK 相比,所有處理濃度均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對放線菌生長表現(xiàn)抑制作用,H1、H2 和H3 處理的放線菌數(shù)分別顯著低于CK 57.22%、76.88%和91.32%。Cd 單一污染對放線菌生長表現(xiàn)抑制作用,H4 處理的放線菌數(shù)顯著低于CK 80.97%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對放線菌生長也表現(xiàn)抑制作用,H5、H6 和H7 處理的放線菌數(shù)分別顯著低于CK 63.38%、79.38%和90.21%。

        培養(yǎng)時間為80 d時,與CK相比,所有的處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對放線菌生長表現(xiàn)為抑制作用,H1、H2 和H3 處理的放線菌數(shù)分別顯著低于CK 82.90%、97.10%和98.70%。Cd 單一污染對放線菌生長表現(xiàn)為抑制作用,H4 處理的放線菌數(shù)顯著低于CK 78.78%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對放線菌生長表現(xiàn)為抑制作用,H5、H6 和H7 處理的放線菌數(shù)分別顯著低于CK 76.50%、94.50% 和98.90%。培養(yǎng)時間為80 d 時,各處理濃度的放線菌數(shù)均低于培養(yǎng)時間為1 d 的放線菌數(shù),CK、H1、H2、H3、H4、H5、H6 和H7 分別低于培養(yǎng)時間為1 d 時的16.50%、67.20%、89.10%、89.20%、6.67%、35.07%、67.05%和38.66%。試驗結(jié)果表明,HHCB 與Cd 單一及復(fù)合污染對放線菌生長均表現(xiàn)為抑制作用。

        2.1.4 HHCB和Cd污染對微生物基因拷貝數(shù)的影響

        (1)細(xì)菌16S rRNA基因拷貝數(shù)

        經(jīng)方差分析后可知,與CK 相比,只有H7 表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。由圖4 可知,在H7 處理下,細(xì)菌16S rRNA 基因拷貝數(shù)顯著高于CK 76.98%。HHCB單一及與Cd 復(fù)合污染(除H7 外),不同濃度的HHCB處理細(xì)菌16S rRNA 基因拷貝數(shù)均沒有顯著差異(P>0.05),但細(xì)菌基因拷貝數(shù)隨著HHCB 濃度的增加而增加。

        (2)真菌18S rRNA基因拷貝數(shù)

        經(jīng)方差分析后可知,與CK 相比,只有H4 表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。由圖5 可知,Cd 單一污染下,H4處理的真菌18S rRNA 基因拷貝數(shù)顯著高于CK 1.07倍。HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染下,不同濃度的HHCB 處理真菌18S rRNA 基因拷貝數(shù)均沒有顯著差異(P>0.05),但真菌基因拷貝數(shù)隨著HHCB 濃度的增加而減少。

        (3)放線菌基因拷貝數(shù)

        經(jīng)方差分析后可知,與CK相比,所有的處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。由圖6 可知,HHCB 單一污染對放線菌生長表現(xiàn)為抑制作用,H1、H2 和H3 處理的放線菌基因拷貝數(shù)分別顯著低于CK 38.59%、79.56%和84.78%。Cd 單一污染對放線菌生長表現(xiàn)為抑制作用,H4 處理的放線菌基因拷貝數(shù)顯著低于對照組80.5%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對放線菌生長表現(xiàn)為抑制作用,H5、H6 和H7 處理的放線菌基因拷貝數(shù)分別顯著低于CK 46.80%、68.02%和92.29%。試驗結(jié)果表明,HHCB 與Cd 單一及復(fù)合污染對放線菌表現(xiàn)為抑制作用,且放線菌基因拷貝數(shù)隨著HHCB濃度的增加而減少。

        2.2 HHCB與Cd污染對土壤酶活性的影響

        土壤酶來源于土壤根系微生物的生命活動,能夠有效地催化土壤根系活動[14]。土壤酶能夠催化土壤內(nèi)復(fù)雜的生化反應(yīng),例如腐殖質(zhì)的分解合成以及有機物的水解與轉(zhuǎn)化等,因此土壤酶活性反映了特定土壤條件下生化過程的相對強弱[15]。通過測定相應(yīng)酶的活性,能夠間接了解物質(zhì)在土壤中的代謝情況,因此可通過測定土壤酶活性來判斷土壤修復(fù)的程度。

        2.2.1 HHCB與Cd污染對脲酶活性的影響

        不同處理脲酶活性方差分析結(jié)果見圖7,培養(yǎng)時間為1 d時,與CK相比,除H3和H7外,其他處理濃度均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對脲酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H1和H2處理的脲酶活性分別顯著低于CK 11.67%和28.08%。Cd 單一污染對脲酶活性表現(xiàn)為促進(jìn)作用,H4 處理的脲酶活性顯著高于CK 67.17%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對脲酶活性也表現(xiàn)為抑制作用,H5和H6處理的脲酶活性的分別顯著低于CK 14.50%和26.24%。

        培養(yǎng)時間為80 d時,與CK相比,所有的處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對脲酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H1、H2 和H3 處理的脲酶活性分別顯著低于CK 17.60%、32.25%和19.85%。Cd 單一污染對脲酶活性表現(xiàn)為促進(jìn)作用,H4 處理的脲酶活性顯著高于CK 50.42%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對脲酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H5、H6 和H7 處理的脲酶活性分別顯著低于CK 15.01%、26.70%和18.9%。培養(yǎng)時間為80 d時,各處理濃度的脲酶活性均低于培養(yǎng)時間為1 d 的脲酶活性,CK、H1、H2、H3、H4、H5、H6 和H7 分別低于培養(yǎng)時間為1 d 時的0.90%、7.50%、6.60%、7.20%、9.85%、1.40%、0.60%和2.46%。試驗結(jié)果表明,培養(yǎng)時間為1 d 時,HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染對脲酶活性表現(xiàn)為抑制作用(H3、H7 除外)。培養(yǎng)時間為80 d 時,HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染對脲酶活性表現(xiàn)為抑制作用。

        2.2.2 HHCB與Cd污染對蔗糖酶活性的影響

        不同處理下蔗糖酶活性方差分析結(jié)果見圖8,培養(yǎng)時間為1 d 時,與CK 相比,所有處理濃度均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB單一污染對蔗糖酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H1、H2 和H3 處理的蔗糖酶活性分別顯著低于CK 22.90%、54.20%和64.13%。Cd 單一污染對蔗糖酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H4處理的蔗糖酶活性顯著低于CK 33.72%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對蔗糖酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H5、H6 和H7 處理的蔗糖酶活性分別顯著低于CK 39.82%、55.39%和67.90%。

        培養(yǎng)時間為80 d時,與CK相比,所有的處理均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對蔗糖酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H1、H2 和H3 處理的蔗糖酶活性分別顯著低于CK 16.80%、37.01%和51.98%。Cd單一污染對蔗糖酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H4 處理的蔗糖酶活性顯著低于CK 10.70%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對蔗糖酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H5、H6 和H7 處理的蔗糖酶活性分別顯著低于CK 22.40%、44.49%和56.97%。培養(yǎng)時間為80 d 時,各處理濃度下的蔗糖酶活性均低于培養(yǎng)時間為1 d的蔗糖酶活性,CK、H1、H2、H3、H4、H5、H6 和H7 分別低于培養(yǎng)時間為1 d 時的29.90%、24.40%、3.70%、6.20%、5.60%、9.70%、12.80%和5.90%。試驗結(jié)果表明,HHCB 與Cd 單一及復(fù)合污染對蔗糖酶活性均表現(xiàn)為抑制作用。

        2.2.3 HHCB與Cd污染對酸性磷酸酶活性的影響

        不同處理下酸性磷酸酶活性方差分析結(jié)果見圖9,培養(yǎng)時間為1 d 時,與CK 相比,所有處理濃度均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H1、H2 和H3 處理的酸性磷酸酶活性分別顯著低于CK 24.20%、22.40%和16.48%。Cd 單一污染對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H4 處理的酸性磷酸酶活性顯著低于CK 13.76%。HHCB 與Cd 復(fù)合污染對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H5、H6 和H7 處理的酸性磷酸酶活性分別顯著低于CK 31.13%、13.39%和12.87%。

        培養(yǎng)時間為80 d 時,與CK 相比所有處理濃度均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)。HHCB 單一污染下,H1對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H2和H3對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為促進(jìn)作用。H1處理的酸性磷酸酶活性顯著低于CK 13.60%,H2 和H3 處理的酸性磷酸酶活性分別顯著高于CK 37.00%和81.70%。HHCB與Cd 復(fù)合污染下,H5 對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為抑制作用,H6 和H7 對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為促進(jìn)作用。H5 處理的酸性磷酸酶活性顯著低于CK 23.40%,H6和H7 處理的酸性磷酸酶活性分別顯著高于CK 37.80%和71.90%。培養(yǎng)時間為80 d 時,各處理濃度的酸性磷酸酶活性均高于培養(yǎng)時間為1 d的酸性磷酸酶活性,CK、H1、H2、H3、H4、H5、H6 和H7 分別高于培養(yǎng)時間為1 d 時的20.50%、37.40%、112.90%、162.30%、40.15%、34.09%、92.99%和137.80%。試驗結(jié)果表明,培養(yǎng)時間為1 d 時,HHCB 與Cd 單一及復(fù)合污染下對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為抑制作用。培養(yǎng)時間為80 d 時,HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為促進(jìn)作用(H1、H5 除外),H1 和H5對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為抑制作用。

        3 討論

        本研究中,HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染對真菌生長表現(xiàn)為促進(jìn)作用。BARAN 等[16]發(fā)現(xiàn)在被有機物污染的土壤中產(chǎn)生的真菌具有降解污染物的能力。微生物適應(yīng)后,其呼吸強度、發(fā)育程度和降解污染物的能力都有所提高。由此推測產(chǎn)生該結(jié)果的原因主要是微生物對污染物的適應(yīng)作用或利用降解后污染物作為碳源和能量。

        本研究中,培養(yǎng)時間為1 d 時,HHCB 與Cd 單一及復(fù)合污染顯著抑制了細(xì)菌和放線菌生長,可能是由于HHCB 作為一種脂溶性化合物,使細(xì)胞膜的通透性發(fā)生改變,外部的污染物質(zhì)更容易侵入微生物細(xì)胞,從而抑制微生物細(xì)胞生長;而Cd 作為常見的重金屬毒性物質(zhì),能夠在HHCB 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加對微生物細(xì)胞的毒性[17]。

        本研究中,HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染顯著抑制了脲酶和蔗糖酶的活性。該結(jié)果可能是由于HHCB 與土壤酶分子中的活性部分結(jié)合,與底物形成了競爭作用,進(jìn)而抑制了脲酶的活性[18];而土壤蔗糖酶可增加土壤中的易溶性營養(yǎng)物質(zhì),HHCB 作為一種疏水性物質(zhì),會降低易溶性的營養(yǎng)物質(zhì)溶解,且有助于提高Cd2+生物有效性,促進(jìn)土壤對HHCB 的吸附固定,進(jìn)而抑制蔗糖酶活性;在培養(yǎng)時間為80 d 時,100 mg·kg-1HHCB 的單一及與Cd 復(fù)合污染顯著抑制酸性磷酸酶活性,而400、800 mg·kg-1HHCB 的單一及與Cd復(fù)合污染則顯著促進(jìn)酸性磷酸酶活性。這可能是由于隨著土壤中HHCB 濃度的增大,激活了土壤中能夠降解HHCB 的那部分微生物的活性,從而加快了酶的合成,提高了酶活性[19]。

        HHCB 與Cd 單一及復(fù)合污染對脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶的活性產(chǎn)生了不同程度的影響,其主要原因可能有兩點:其一,土壤酶在不同土壤環(huán)境中表現(xiàn)出的功能差異。脲酶與土壤中氮的轉(zhuǎn)化相關(guān),酸性磷酸酶與土壤中有機磷的分解轉(zhuǎn)化有關(guān),而蔗糖酶與土壤中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化有關(guān),因此不同土壤酶對污染物的影響表現(xiàn)出不同的效應(yīng)[20]。其二,土壤酶對復(fù)合污染物的響應(yīng)機制相對復(fù)雜,并非單一污染物的簡單疊加作用,土壤酶會隨著污染物種類、土壤類型以及自然條件下的環(huán)境因素的變化而變化[21]。此外,其他原因也能導(dǎo)致HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染對土壤酶活性的作用不同,這還需進(jìn)一步研究分析。

        4 結(jié)論

        (1)平板菌落計數(shù)結(jié)果顯示,HHCB 單一及與Cd復(fù)合污染培養(yǎng)時間為1 d時,對細(xì)菌表現(xiàn)為抑制作用,培養(yǎng)時間為80 d 時,對細(xì)菌表現(xiàn)為促進(jìn)作用(HHCB為100 mg·kg-1的單一污染除外),對真菌生長均表現(xiàn)為促進(jìn)作用,對放線菌生長均表現(xiàn)為抑制作用。熒光qPCR 法下,細(xì)菌16S rRNA 基因拷貝數(shù)隨著HHCB 濃度的升高而增加,而真菌18S rRNA基因拷貝數(shù)和放線菌拷貝數(shù)隨著HHCB濃度的升高而降低。

        (2)培養(yǎng)時間為1 d 時,HHCB 單一及與Cd 復(fù)合污染對脲酶活性表現(xiàn)為抑制作用(HHCB 為800 mg·kg-1污染除外),對蔗糖酶和酸性磷酸酶表現(xiàn)為抑制作用;培養(yǎng)時間為80 d 時,對脲酶表現(xiàn)為抑制作用。培養(yǎng)時間為80 d 時,400、800 mg·kg-1HHCB 單一及與Cd復(fù)合污染對酸性磷酸酶活性表現(xiàn)為促進(jìn)作用。

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