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外生菌根真菌(ectomycorrhizal fungi,简称ECMF)可以与植物形成共生关系,在污染土壤中植物接种菌根真菌后,可以促进植物对环境胁迫的抵抗能力。因此,菌根真菌作为环境修复生物,受到高度关注。DDT是持久性有机污染物(POPs)之一,多数POPs都有与DDT。相似的氯代芳烃结构。因此,研究外生菌根真菌对DDT的降解,可以较大程度地开发外生菌根真菌降解POPs的潜力,进而为实地污染土壤的生物修复提供支持。
本文以Xerocomus chrysenteron为模式菌株,通过探讨(1)DDT是否诱导漆酶的产生;(2)Xerocomus chrysenteron胞外培养液是否具备直接降解DDT的能力;(3)Xerocomus chrysenteron对DDT的吸附能力研究;(4)DDT在培养体系中的迁移转化模式;(5)影响DDT转移降解的因素等五个问题,研究Xerocomus chrysenteron降解DDT的过程。
研究结果表明:
(1)DDT在加入培养基较长时间后(25-32天)对漆酶有一定的诱导作用,但存在DDT降解产物产生诱导的可能性;
(2)通过调整培养基的营养结构,获得不同活性物质构成的胞外培养液,但是培养液本身均不能去除DDT。而以含菌培养液为对照的处理组,显示出液体DDT去除效率与菌丝生物量显著的正相关性;
(3)Xerocomus chrysenteron对DDT存在较大吸附作用,并在3小时内达到吸附平衡;吸附更好地符合Langmuir方程,灭活菌丝的Q0和b值均低于活性菌丝,表明活性菌丝可能存在吸收DDT的过程;
(4)DDT在培养体系中的迁移转化分为三个阶段:从液体向菌丝表面、菌丝内部的转移存储阶段(0-6天),降解去除阶段(6-10天)和稳定转移阶段(10-25天)。过程中DDT总量有约37%的消失,并随时间持续伴随DDD的少量积累。实验中直至25天才出现较小的漆酶活性,进一步排除了漆酶在6-10天降解期的作用,并推测,DDT的去除过程发生在菌丝细胞内部;
(5)添加呼吸链抑制剂叠氮化钠,完全抑制了第6-10天的DDT去除,同时大量的DDT积累在菌丝内部,提示DDT进入菌丝的积累过程可能通过非耗能过程,并且去除过程为发生在胞内的氧化反应。低葡萄糖初始浓度下,DDT去除的时间提前至3-6天,提示DDT开始去除的时间与体系中葡萄糖存量有关;最终低糖去除效率低于正常培养的去除效率;后期补充葡萄糖并未能改善DDT的去除。无铁培养下,菌丝生物量受到较大抑制,但仍表现出相似的迁移转化规律和相近的单位生物量DDT去除能力;加入1mM铜对菌丝生长产生了一定的抑制作用,表现在分泌可溶蛋白量的显著减少,DDT的去除也有一定削弱。
本文第一次尝试性地证实了DDT在外生菌根真菌体系中存在从液体向菌丝表面、菌丝内部的转移过程,且该过程不受呼吸链抑制剂叠氮化钠的抑制;发现了DDT的降解时间段,与葡萄糖初始含量有关;同时证明了在降解初始阶段,胞外分泌物如漆酶等并不起关键的作用。初步建立了DDT在培养体系中转移、降解的行为模式,为后续研究外生菌根真菌降解POPs提供基础。