[实用新型]一种探究原位根际PAHs降解功能微生物的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种探究原位根际PAHs降解功能微生物的试验装置，包括种植盒，种植盒内装有含PAHs的污染土壤，污染土壤上种植有植物，还包括玻璃管，玻璃管内装有含稳定同位素标记的标记土壤，玻璃管埋设在污染土壤中，植物的部分根系伸入到玻璃管的标记土壤中。本实用新型的试验装置将SIP引入根际原位研究，有助于了解实际根际环境中是哪些微生物参与了污染物降解，其降解机制是什么，降解功能微生物之间的相互关系如何，同时也可以探究植物根际效应对功能微生物种类和代谢能力的影响机制，为微生物修复和根际修复技术提供更多的理论依据。

技术领域

本实用新型涉及一种探究原位根际PAHs降解功能微生物的试验装置。

背景技术

多环芳烃(PAHs)是一类分子中含有两个或两个以上稠合苯环结构的碳氢化合物，是持久性有机污染物(POPs)的典型代表(Edwards,1983)。该类物质能够通过皮肤、呼吸道以及消化道进入体内，对生态环境和人类健康构成重大威胁(Grova et al.,2011；Li etal.,2017；Xiong et al.,2017)。鉴于其对人类健康和生态环境的不良影响，PAHs成为各国政府及学者界关注的焦点(Meng et al.,2019)。因此，寻求高效、廉价的PAHs污染修复方法，提高PAHs在环境中的消除速度，探明其在环境中的降解过程，使得环境中PAHs含量保持在一个较低浓度水平，对防治土壤污染，保障人类健康和生态安全，实现经济和环境的可持续发展具有重要的现实意义。微生物降解是自然条件下土壤中PAHs消除的主要途径之一，也是PAHs污染土壤的主要修复措施。采用传统的分离培养技术从污染环境中分离获得高效PAHs降解菌，是微生物修复的关键步骤(Bartha,1986；Wei et al.,2017；Li et al.,2018a)。然而，这种方法存在很大的局限性。目前实验室中仅可获得0.1～1％的可培养微生物；很多的环境因素，如渗透压、温度等生境条件使得原位环境与纯培养存在较大的差异(Schut et al.,1993；Varela et al.,2004)；传统培养条件下生态位的改变、共代谢及群体感应系统的崩溃等因素也会导致降低微生物的可培养性(Guan et al.,2000；Bruns etal.,2002)。因此，研究原位环境中实际参与PAHs降解的整个功能微生物群落(包括可培养和尚不可培养的微生物)及其相互关系，对于突破传统PAHs降解微生物研究的瓶颈具有重要意义。

稳定性同位素探针(Stable isotope probing，SIP)技术是一项将复杂环境中微生物群落结构与功能相结合的技术。该技术不需要对微生物进行分离培养，便可直接探查出环境中哪些微生物参与了PAHs的降解，已成为原位鉴定功能微生物的重要手段(Song etal.,2015；Jiang et al.,2018；Li et al.,2018b)。该技术通过向样品中添加适量的稳定性同位素标记的底物，待培养结束后，对被同位素标记的生物标志物进行分离和分析，结合分子生物学方法确定样品中的功能微生物群落(Dumont and Murrell,2005)。目前用于标记的稳定同位素包括¹³C、¹⁵N、¹⁸O等。该技术的基本操作流程主要包括：首先将原位或微宇宙的环境样品暴露于含有稳定同位素标记的污染物基质中培养；随后样品中能够利用同位素标记底物进行代谢的微生物会同化合成含有同位素标记的生物标志物；最后收集样品并对生物标志物进行提取、分离、纯化及测定分析，鉴定出环境样品中具有特定功能的微生物。目前，已应用SIP技术对土壤、污水等环境中的PAHs降解功能微生物进行了探究，并识别出多种具有原位降解的功能微生物。