原标题：植物与细菌的又一妙用：原油污染的生物管理
正 文
最近，派森诺生物与上海地舆研讨所协作，在《Chemosphere》（最新影响因子4.427）再次宣布论文，将植物与细菌相结合，使用微生物多样性组成谱测序，探求了由凤眼莲（Eichhornia crassipes）和细菌组成的植物——细菌结合系统对土壤华夏油污染的管理作用与作用机制。
研讨布景
近年来，原油污染因其对环境的强破坏性而引起了大众的留意，急需开展高效环保的技能对其进行管理。之前的研讨证明，伯克霍尔德氏菌目（Burkholderiales）细菌对原油降解有必定的作用，但它对土壤华夏油的降解才能还知之甚少。
凤眼莲成长速度极快，是一种十分简单取得的天然资料，且有着较高毛细作用与疏水外表，可以吸附污染物，因而，本研讨使用凤眼莲的干粉作为细胞载体，与微生物相结合，制造凤眼莲干粉——固定化细菌联合系统，探求该系统对土壤华夏油的去除作用，以及在生物管理的过程中，土壤细菌群落的改动，并提醒土壤中的各种因素与细菌群落组成的联系，以期深化了解生物修正系统中细菌的作用机制。
研讨内容与意图
①探求凤眼莲干粉——固定化细菌联合系统对土壤华夏油的去除作用；
②研讨在使用该系统对原油污染进行生物管理的过程中，土壤中细菌群落的改动；
③提醒土壤中的各种因素与细菌群落组成的联系。
资料与办法
测序技能：Illumina MiSeq高通量测序渠道
测序形式：微生物组细菌16S rRNA基因V4区测序
试验目标：土壤
试验设计
①制备试验资料：受原油污染的土壤、凤眼莲干粉、细菌悬液等；
③在塑料壶中树立试验系统，并设置四个处理组（表1）；
④20℃下寄存30 d，每10 d混合一次以确保满足的氧气，并添加蒸馏水使土壤含水量维持在20%的水平上；
⑤30 d后，取部分土壤，冻干过筛，用于测定总石油烃（TPH）、土壤理化性质，并剖析原油中正构烷烃的改动，其他土壤则寄存至-20℃下用于测定土壤中微生物的细菌群落结构（Illumina高通量测序技能）与活性（FDA法）。
表1 各试验系统的处理信息
成果与评论
▶ 石油烃的去除作用
石油烃（TPH）的去除率对生物管理的作用有指示作用。如图1所示，生物修正30天后，CK、E、B和EB这四个处理组的TPH去除率别离为34.7%、37.0%、36.0%和51.7%，可以发现，这四个处理组的土壤中，CK、E和B这三组的TPH去除率并没有显着差异，但EB组的TPH去除率显着高于其它组。
正构烷烃是原油的首要构成物质，依据色谱峰的区域，计算了相对于试验开始时，30天后土壤中剩下正构烷烃的比率（图1b）。色谱图显现，除了E组外，其他处理中正构烷烃的相对含量都随碳数的添加而下降；EB处理还对C11-C25正构烷烃有更好的去除作用，这表明，凤眼莲干粉——固定化细菌联合系统的确对石油烃的去除有增强作用。
图1 生物修正30天后，TPH的去除率，以及相对于试验开始时，剩下正构烷烃的百分比
▶ 土壤中细菌群落和微生物活性的改动
研讨将CK组土壤中的细菌群落作为原始微生物群落，以剖析各处理组中微生物群落的改动。各处理中微生物群落的Shannon多样性指数与Chao1丰厚度指数如图2a所示，E和B组的多样性指数显着低于CK组，但EB组却和CK组无显着差异；这表明，凤眼莲干粉或细菌悬液的独自添加都会下降土壤中细菌群落的多样性与丰厚度，但两者一起添加却能避免细菌多样性的丢失。
伯克霍尔德氏菌在B（9.57%）与EB（8.43%）中的相对丰度显着高于其在CK（3.93%）与E（4.63%）中的相对丰度。除了伯克霍尔德氏菌之外的其他细菌首要归属于14个目，其间放线菌目在所有处理中都占最优势的位置（24.4%~55%）。噬纤维菌目（1.5%）与根瘤菌目（5.5%）在CK中的相对丰度很低，但在添加了凤眼莲干粉的E组中，它们的相对丰度别离添加到了5%与15.4%，类似的趋势在EB中也有呈现，这表明，凤眼莲干粉的添加可以影响纤维菌目与根瘤菌目这两类菌的成长。
别的，相关网络剖析显现（图2c），纤维菌目与根瘤菌目之间还存在显着的正相关性，属水平上的热图剖析显现（图3），这四个处理的优势细菌组成显着不同，其间，伯克霍尔德氏菌在EB中丰度最高，而在之前的研讨中，一种归属于伯克霍尔德氏菌意图细菌被以为对原油有很好的降解作用。
图2 各土壤样本中的多样性指数（a）；目水平上的细菌组成（b）；菌群间的相关网络剖析（c）
图3 属水平上，不同处理土壤中丰度前50位细菌的聚类热图
土壤中微生物活性的测定成果如图4所示，不同处理中的微生物活性差异很大，相对于CK来说，B处理（只添加细菌悬液）中的微生物活性受到了按捺，即原生微生物与接种微生物之间或许存在竞赛的联系，而添加了凤眼莲干粉的E与EB中，微生物的活性显着添加。
图4 生物修正30天后，不同处理的土壤中微生物活性的测定
▶ 土壤特性与细菌群落的联系
结合土壤理化因子（pH、OC、TN和TP）（表2）与细菌群落的RDA剖析（图5）显现，EB和CK中的细菌群落在Axis 1或Axis 2中都显着被分隔，即添加凤眼莲干粉与细菌悬液后的土壤中，微生物群落发生了显着的改动。噬纤维菌目与根瘤菌目丰度高的E组，与TOC和TN密切相关；伯克霍尔德氏菌目丰度高的EB组和放线菌丰度高的CK组则与TP密切相关。
生物修正30天后，不同处理土壤中的理化因子状况如表2所示，不同土壤中的pH值改动较小，在7.4至7.9之间；TOC和TN在E中最高。相应的，凤眼莲干粉与细菌悬液对土壤华夏油的去除作用或许会遵从如下假定：
首要，凤眼莲干粉的添加，能添加土壤中的各种养分物质（尤其是TOC和TN）；随后，添加了养分物质的土壤为噬纤维菌目和根瘤菌目等化能有机养分型细菌供给了适合的成长条件；最终，土壤中的总微生物活性添加，且伯克霍尔德氏菌目菌逐步增殖，土壤华夏油的去除率也随之添加。
表2 生物修正30天后，各土壤中的理化因子
图5 土壤细菌群落与理化因子的RDA剖析
总 结
本文结合使用高通量测序技能，探求了由凤眼莲（Eichhornia crassipes）和细菌组成的植物——细菌结合系统对土壤华夏油污染的管理作用与作用机制，并得到以下定论：
①凤眼莲干粉——固定化细菌联合系统能显着增强土壤华夏油的去除作用；
②凤眼莲干粉在土壤中的分化添加了土壤中的养分物质，为土壤中微生物的成长发明了杰出的环境，诱导了微生物群落结构的改动，噬纤维菌目和根瘤菌意图相对丰度添加，能降解原油的Burkholderia sp.也因而能在土壤中顺畅增殖。
本研讨的测序和部分数据剖析作业由上海派森诺生物科技股份有限公司完结。
文章索引
Tao K, Zhang X, Chen X, et al. Response of soil bacterial community to bioaugmentation with a plant residue-immobilized bacterial consortium for crude oil removal[J]. Chemosphere, 2019, 222: 831-838.
责任编辑：
