珠峰北坡冰靖物细菌多样性及Sphingomonas+uvdurans镉吸附性研究.pdf

摘要

摘要

重金属无法降解，累积在食物链中对生物造成危害，其中，镉对土壤与水体的

污染比较普遍而严重。传统的重金属废水处理方法可处理高浓度的重金属废水，但

是成本高、能耗大；而微生物吸附法适于处理低浓度重金属废水，成本低、处理效

率高、可重复使用、特异性强、二次污染风险低、可行性高。但是，寻常微生物通

常无法应对恶劣环境条件，因此其处理效果还有待提高。为此，本研究从珠峰北坡

冰碛物极端环境中筛选适合的微生物，并探究其对镉的吸附能力。

通过对珠峰北坡冰碛物微生物的高通量分离培养，基于可培养细菌多样性分

析，筛选了一株鞘氨醇单胞菌新种M1-B02，进行了多相分类学分析，测试其对Cd2+

的吸附效率，采用非靶向代谢组学方法研究其吸附Cd2+的机理，以期为重金属污

染水体治理提供科学依据。研究结果表明：

（1）珠峰北坡冰碛物细菌多样性。高通量分离培养表明，珠峰北坡冰碛物中

共发现可培养细菌194株，分别属于4个门：放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌

门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria），62个属。

其中，放线菌门33个属，拟杆菌门5个属，厚壁菌门1个属，变形菌门23个属，

放线菌门与变形菌门为优势菌门。诺卡氏菌（Nocardioides）丰度最高，节杆菌

（Arthrobacter）与假单胞菌（Pseudarthrobacter）次之。

（2）珠峰北坡冰碛物可培养细菌多样性具有明显的空间差异性。高海拔共分

得66株细菌，归属于放线菌门、拟杆菌门以及变形杆菌门3个门36个属，放线

菌门与变形菌门为优势菌，诺卡氏菌（Nocardioides）丰度最高，22株疑似新种；

中海拔共分得46株细菌，分别为放线菌门、拟杆菌门与变形杆菌门3个门28个

属，放线菌门与变形菌门为优势菌门，诺卡氏菌（Nocardioides）丰度最高，16株

疑似新种；低海拔共分离得到82株细菌，分别为放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门

与变形杆菌门4个门39个属，放线菌门与变形菌门为优势菌门，诺卡氏菌

（Nocardioides）丰度最高，21株疑似新种。相比之下，低海拔的细菌多样性最高，

其次为高海，中海拔地区最低。

（3）新种鞘氨醇单胞菌SphingomonasuvduransM1-B02的多相分类学分析。

菌落形态：圆形，边缘规则，凸起，不透明，黄色。菌体形态：革兰氏阴性、需氧、

无运动性、不形成孢子，棒状（1.4-3.0µm×0.4-0.6µm）。生长条件：最适温度30℃，

最适pH值7，最适NaCl浓度1%。呼吸醌：泛醌Q10。主要脂肪酸：summedfeature

8（58.7%）、C14:02-OH（13.5%）、summedfeature3（10.3%）与C16:0（6%）。细胞

Ⅰ

摘要

壁水解产物主要为核糖和葡萄糖。极性脂：二磷脂酰甘油（DPG）、磷脂酰甘油（PG）、

磷脂酰乙醇胺（PE）、4种未知磷脂（PL）、2种未知糖脂（GL）、4种未知脂质、

鞘氨醇糖脂（SGL）。基因组大小为3,605,070bp，DNAG+C含量为65.63mol%。

（4）SphingomonasuvduransM1-B02对Cd2+的吸附性与动力学特征。与珠峰

北坡冰碛物其它鞘氨醇单胞菌相比，该菌株的对Cd2+的吸附性最好，吸附量达34.45

mg/g，最佳吸附pH值与温度分别为7与30℃；紫外辐射剂量80J/m2时，菌株M1-

B02的存活率高于99%，且对Cd2+的吸附量提升到40.28mg/g，推测可能是由于辐

照刺激后抗氧化基因表达增加提高了抗氧化产物代谢。吸附动力学研究表明伪一

阶动力学过程模型更好地拟合了菌株M1-B02对Cd2+的吸附过程。

（5）SphingomonasuvduransM1-B02吸附Cd2+的显微与光谱特征。菌株SEM-

EDS分析表明