探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法技术

本发明专利技术公开了探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法，本发明专利技术通过构建水培实验体系，测定了各处理组中的芦苇生长特性、细菌细胞密度(OD600)、常规水化参数(COD、NH4‑

【技术实现步骤摘要】
探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法


[0001]本专利技术涉及酚类根系分泌物
，具体为探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法。

技术介绍

[0002]多环芳烃是一类由两个或两个以上稠合苯环结构组成的化合物，是持久性有机污染物的典型代表，在类物质中，菲是一种相对简单的低分子量非直线式多环芳烃，由三个苯环组成，呈弯接方式排列，具有“湾区”和“K区”，由于菲具有独特的化学结构，使其与多环芳烃的致癌性密切相关，因此，菲成为多环芳烃污染研究中的模式化合物。菲在我国多环芳烃污染的水体和土壤含量中所占比重较大，此外，它还具有沸点高、熔点低、可生物利用性及难降解等特点，使菲在治理多环芳烃污染土壤和水体中的重点和难点。许多科学家利用菲作为模式化合物来研究多环芳烃的毒性、降解路径和机制，以及影响其生物利用率、生物降解潜力和降解率的因素。
[0003]植物的根系在生长过程中会不断被动或主动地向根际释放各种生物化学物质，这些化合物被称为根系分泌物。根系是连接植物和根际微生态环境的纽带，根系分泌物对植物的主动适应性和抵御污染物胁迫能力具有重要意义，是保持根际微生态系统活力的关键因素之一。研究结果表明，根际环境中有机污染物的加速分解和矿化作用与根系分泌物在根际中发挥的作用密切关系。根系分泌物已被相关研究证明可以促进根际微生物的生长代谢、更好地协调根际微生物种群数量及增强根系微生物的活性。已有报道证实，植物与根际微生物之间的协同作用可以加速促进多环芳烃的去除，因此，研究多环芳烃胁迫后植物的生理、物化特性变化和根系分泌物组成成分的变化对有机污染物在根际环境下的去除具有重要意义。
[0004]根系分泌物中的酚类化合物可作为微生物活性调节剂，能有效地吸引土壤微生物，在植物
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根际微生物的相互作用中发挥关键作用，并能促进多环芳烃等苯系物的生物降解。Toyama等人发现紫萍根部能够释放出100多种酚类化合物进入根际环境，进而明显影响根际微生物的群落结构，促进根际多环芳烃的生物降解。Toyama等的实验还发现了芦苇根系分泌物中的酚类物质为根际环境中分枝杆菌的生长提供了碳源，而分枝杆菌对芘、苯并芘的降解具有促进作用。Hoang等的研究发现紫萍根系会释放大量含酚分泌物来刺激特定功能的根际菌群的生长，从而促进多种酚类化合物的降解。A等研究表明，芦苇根系释放的酚类根系分泌物能够提高根际环境中酚类降解菌的代谢活性，从而促进多环芳烃的生物降解。由此可见，湿地植物可以通过产生酚类根系分泌物营造出一个有利于多环芳烃降解的根际环境，而天然物质酚类根系分泌物与菲具有相似的苯环结构易实现特异性降解，既对目标污染物具有高度针对性，又不产生二次污染，很可能是诱导多环芳烃共代谢生物降解的理想底物。
[0005]为实现有效去除水体中存在的多环芳烃污染物的目的，本研究以环境中常见多环芳烃的菲作为目标污染物，以湿地植物主要活性成分的对羟基苯甲酸、对香豆酸、咖啡酸、
阿魏酸作为代表性酚类根系分泌物，通过水培实验，分析酚类根系分泌物影响下植物生长特征及污染物的降解去除情况，研究酚类根系分泌物介导下菲的降解规律；利用扫描电镜
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能谱仪等表征技术研究铁膜的形成及作用机制，研究根表铁膜的形成对污染物净化的影响，为解决湿地环境的多环芳烃污染提供合理的防治和修复措施。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法，包括以下步骤：
[0009]S1：实验设计：选取大小、长势大体一致的芦苇健康幼苗，用自来水清洗干净附着土壤后，再用超纯水冲洗两遍，将芦苇幼苗暴露在含有1mg/L菲的300ml无机霍格兰营养液中进行水培实验，本实验共构建五组实验装置：装置1
‑
4分别添加不同酚类根系分泌物(对羟基苯甲酸(PHA)、对香豆酸(PCA)、咖啡酸(CA)、阿魏酸(FA)；50mg/L)，用来比较酚类根系分泌物不同化学结构对菲降解速率的影响；装置5不添加任何酚类根系分泌物，用来做空白对照(CK)，每组实验设置三个平行，所有实验装置用锡纸包裹进行遮光处理，避免菲的光降解，并置于恒温培养箱中培养(温度25
±
1℃，湿度75％，光照强度8000lx，光照时间12h/d)；
[0010]S2：样品采集：实验开始后，分别在0h、23h、47h、71h、95h、119h、143h、168h、187h、211h连续采集每个装置中的水样(n＝10)进行分析，实验结束后，采集各装置中芦苇根系样品，从基部将其剪下，取一小部分的根系进行冷冻干燥，用于芦苇根表铁膜的观察与分析；
[0011]S3：水化参数分析：采集的水样使用0.22μm针筒式过滤器进行过滤，用甲醇试剂洗脱针筒式过滤器，洗脱液采用高效液相色谱仪测定菲的浓度，化学需氧量(COD)、氨氮(NH4‑
N)采用多参数水质测定仪进行测定；
[0012]S4：生物量分析：对于微生物生物量，采用微生物比浊法对细菌细胞密度(OD600)进行检测，在一定浓度范围内，微生物细胞密度与浊度成正比，采用紫外分光光度计测定其吸光值，可将OD600的值直接标定细胞浓度。以超纯水作为参比，取1mL水样于石英比色皿中，采用紫外分光光度计于600nm波长处进行检测；对于植物生物量，实验开始时，将清洗干净待移入实验装置的芦苇，用吸水纸将其表面的水分彻底吸干后，称其重量，并测量其主根长，记录初始重量及根长；实验结束后，操作同上，记录重量及根长；
[0013]S5：芦苇根表铁膜分析：水培实验结束后，将芦苇根部用超纯水洗干净，使用吸收纸吸干后剪下一部分根系，放入样品袋中做好编号，接着放入超低温冰箱进行冷冻干燥12h，将根系切段后喷金，利用场发射扫描电镜(SEM)观察植物根表铁膜的形貌特征，得到芦苇根表铁膜图像，并利用配套的能谱仪(EDS)对其元素组成进行测定；
[0014]S6：数值计算：污染物的去除率由下式计算得出
[0015][0016]式中：η为污染物的去除率；c为任意时段水样中污染物的浓度；c0为水样中污染物的初始浓度；
[0017]S7：数据处理与分析：利用EXCEL2010软件进行基础数据处理，利用SPSS26.0对数
据进行差异显著性分析(p<0.05，表示显著相关)，用Origin2019进行绘制折线图和柱状图。
[0018]优选的，本研究中所用的霍格兰营养液，其主要成分与浓度为：
[0019]硫酸钾：607mg/L；
[0020]磷酸二氢铵：115mg/L；
[0021]硫酸镁：493mg/L；
[0022]EDTA铁钠盐：20mg/L；
[0023]硫酸亚铁：2.86mg/L；
[0024]硼砂：4.5mg/L；
[0025]硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：实验设计：选取大小、长势大体一致的芦苇健康幼苗，用自来水清洗干净附着土壤后，再用超纯水冲洗两遍，将芦苇幼苗暴露在含有1mg/L菲的300ml无机霍格兰营养液中进行水培实验，本实验共构建五组实验装置：装置1
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4分别添加不同酚类根系分泌物(对羟基苯甲酸(PHA)、对香豆酸(PCA)、咖啡酸(CA)、阿魏酸(FA)；50mg/L)，用来比较不同化学结构酚类根系分泌物对菲降解速率的影响；装置5不添加任何酚类根系分泌物，用来做空白对照(CK)，每组实验设置三个平行，所有实验装置用锡纸包裹进行遮光处理，避免菲的光降解，并置于恒温培养箱中培养(温度25
±
1℃，湿度75％，光照强度8000lx，光照时间12h/d)；S2：样品采集：实验开始后，分别在0h、23h、47h、71h、95h、119h、143h、168h、187h、211h连续采集每个装置中的水样(n＝10)进行分析，实验结束后，采集各装置中芦苇根系样品，从基部将其剪下，取一小部分的根系进行冷冻干燥，用于芦苇根表铁膜的观察与分析；S3：水化参数分析：采集的水样使用0.22μm针筒式过滤器进行过滤，用甲醇试剂洗脱针筒式过滤器，洗脱液采用高效液相色谱仪测定菲的浓度，化学需氧量(COD)、氨氮(NH4‑
N)采用多参数水质测定仪进行测定；S4：生物量分析：对于微生物生物量，采用微生物比浊法对细菌细胞密度(OD600)进行检测，在一定浓度范围内，微生物细胞密度与浊度成正比，采用紫外分光光度计测定其吸光值，可将OD600的值直接标定细胞浓度。以超纯水作为参比，取1mL水样于石英比色皿中，采用紫外分光光度计于600nm波长处进行检测；对于植物生物量，实验开始时，将清洗干净待移入实验装置的芦苇，用吸水纸将其表面的水分彻底吸干后，称其重量，并测量其主根长，记录初始重量及根长；实验结束后，操作同上，记录重量及根长；S5：芦苇根表铁膜分析：水培实验结束后，将芦苇根部用超纯水洗干净，使用吸收纸吸干后剪下一部分根系，放入样品袋中做好编号，接着放入超低温冰箱进行冷冻干燥12h，将根系切段后喷金，利用场发射扫描电镜(S...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿丹，邓杨扬，邹梦遥，陶雪琴，李雅莹，王玉，陈雪晴，彭铭鑫，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：