麥田土壤中抗鉛菌株篩選及其吸附特性的研究

邵 云，郝真真，王海磊，李向力，王文斐，陳靜雯，王敬婼

(1.河南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007；2.河南省食品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450002)

麥田土壤中抗鉛菌株篩選及其吸附特性的研究

邵 云1，郝真真1，王海磊1，李向力2，王文斐1，陳靜雯1，王敬婼1

(1.河南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007；2.河南省食品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450002)

為研究鉛污染土壤中微生物對重金屬鉛的耐受性及去除效果，從鉛污染土壤中分離、篩選出2株抗鉛菌株(BY-10和FB-6)，研究其對鉛的吸附特性、最佳生長條件，并對其進(jìn)行鑒定。結(jié)果表明：菌株BY-10和FB-6分別為蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉。它們對鉛的耐受質(zhì)量濃度分別高達(dá)1 700，2 500 mg/L。菌株的生長條件范圍較廣，蠟狀芽孢桿菌最適溫度為35 ℃，團(tuán)青霉最適溫度為30 ℃；最適pH值均為7；最適裝液量均為80～100 mL(250 mL搖瓶)。在初始鉛質(zhì)量濃度為0～600 mg/L內(nèi)，隨著濃度增加，菌株生長逐漸減緩，在≥400 mg/L的鉛培養(yǎng)液中，團(tuán)青霉與蠟狀芽孢桿菌相比對鉛的耐受性較強(qiáng)。在鉛質(zhì)量濃度一定時(shí)，隨著生長時(shí)間的延長，菌株對鉛的吸附率表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，生物吸附量表現(xiàn)出同樣趨勢。而生長時(shí)間一定時(shí)，隨著鉛質(zhì)量濃度的不斷升高，菌株的吸附率逐漸降低，生物吸附量呈上升趨勢。在鉛質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉對鉛的去除率達(dá)到最大，分別為66.25%和74.88%。

麥田；抗鉛菌株；篩選鑒定；生長條件；吸附

近年來，隨著含鉛產(chǎn)品使用量的增加以及工業(yè)“三廢”的排放，土壤鉛污染的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。重金屬污染是不可逆的，在生物體內(nèi)積累超過一定限度時(shí)，將會對人體造成危害[1]。傳統(tǒng)處理重金屬的方法主要是物理化學(xué)法，如反滲透、化學(xué)沉淀和離子交換法，容易產(chǎn)生二次污染，且費(fèi)用高、耗能大、操作困難等[2-3]。而微生物修復(fù)以其污染小、投資少、操作簡單、專一性強(qiáng)[4]等優(yōu)點(diǎn)越來越受重視。隨著微生物技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了一些微生物如：根霉[5]、鐮刀菌屬[6]、Phanerochaetechrysosporium[7]、Auriculariapolytricha[8]、啤酒酵母菌[9]、Enterobactersp.J1[10]、Pseudomonasaeruginosa[11]、短小芽孢桿菌[12]、浮游球衣菌[13]、芽孢桿菌[14]、拉微球菌[15]等。這些微生物都對鉛具有一定的抗性，但抗鉛能力普遍不高，大都低于400 mg/L。本試驗(yàn)旨在從重金屬污染地區(qū)篩選出對鉛耐受性較高的微生物，并對其生理和吸附特性進(jìn)行研究，為抗鉛菌株修復(fù)鉛污染土壤提供試驗(yàn)材料和科學(xué)依據(jù)，為鉛污染治理奠定基礎(chǔ)理論。

1 材料和方法

1.1 土壤樣品

含鉛土樣取自某鉛廠周邊麥田。先將表層雜質(zhì)拂去，然后用鏟樣鏟取0～10 cm處的表層土樣，裝入無菌袋中，記錄時(shí)間、地點(diǎn)及環(huán)境條件。帶回實(shí)驗(yàn)室用于分離和篩選菌株。土樣中的鉛質(zhì)量濃度為800～1 400 mg/L。

1.2 制備培養(yǎng)基

1.2.1 基礎(chǔ)培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基：牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，NaCl 5 g，水1 000 mL，pH值7.0～7.4(牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基)；馬鈴薯200 g，葡萄糖(或蔗糖)20 g，水1 000 mL，pH值自然 (馬鈴薯培養(yǎng)基)。

固體培養(yǎng)基是在液體培養(yǎng)集中加入20 g 瓊脂，制備方法參照文獻(xiàn)[16]。1.2.2 篩選培養(yǎng)基 用醋酸鉛(分析純)配制成鉛質(zhì)量濃度為10 g/L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液備用，單獨(dú)滅菌，然后與滅菌后的培養(yǎng)基混合倒平板，配制成含不同鉛質(zhì)量濃度的培養(yǎng)基。液體培養(yǎng)基不加瓊脂。

1.2.3 吸附培養(yǎng)基 在牛肉膏蛋白胨和馬鈴薯液體培養(yǎng)基滅菌后加入適量的無菌鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成含不同鉛質(zhì)量濃度的液體培養(yǎng)基。

1.3 耐鉛菌株的篩選

將10 g土樣溶于裝有90 mL無菌水的搖瓶中，30 ℃、150 r/min振蕩30 min后，靜置20 min，吸取上清液1 mL，按10倍稀釋法依次將土壤懸液稀釋到10-3和10-4倍數(shù)，然后將稀釋液涂布在鉛質(zhì)量濃度為50 mg/L的平板上，待菌落長出后，根據(jù)菌落不同形態(tài)，挑選接種到鉛濃度更高的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，觀察其生長情況，逐步淘汰耐鉛能力差的菌株，篩選出耐性最高的菌株。

1.4 鉛抗性菌株的鑒定

配制固體培養(yǎng)基，在固體平板上對耐鉛菌株進(jìn)行菌落形態(tài)學(xué)特征的鑒定，并進(jìn)行生理生化試驗(yàn)。最后進(jìn)行分子生物學(xué)的鑒定，得到菌株的序列，并獲得登錄號[17]。

細(xì)菌16S rDNA PCR擴(kuò)增采用引物為27F：5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′和1492R：5′-GGTT ACCTTGTTACGACTT-3′；真菌18S rDNA PCR擴(kuò)增引物為ITS1：5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′和ITS4：5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳，切下目的DNA后，用DNA膠回收試劑盒進(jìn)行純化回收，測序交由蘇州金唯智生物科技有限公司北京分公司完成。將所得的序列與GenBank數(shù)據(jù)庫已有序列進(jìn)行相似性對比分析，并利用MEGA 6.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。并用bankit向GenBank提交序列，申請GenBank數(shù)據(jù)庫接收號。

1.5 生物學(xué)特性試驗(yàn)

1.5.1 生長曲線的測定 細(xì)菌使用紫外分光光度計(jì)[18](UVmini-1240)測定不同時(shí)間菌懸液在600 nm波長處的吸光度，以O(shè)D600表示菌的生物量。

真菌采用搖瓶培養(yǎng)測定不同生長時(shí)間菌體干質(zhì)量的方法來繪制其生長曲線。以菌體干質(zhì)量表示菌的生物量。

1.5.2 初始鉛質(zhì)量濃度對菌株生長的影響 在配制成鉛質(zhì)量濃度為0，100，200，300，400，500，600 mg/L的100 mL牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)液中，接入細(xì)菌菌懸液1 mL，150 r/min、30 ℃下恒溫振蕩培養(yǎng)24 h，每個(gè)處理3次重復(fù)。培養(yǎng)后的菌液用紫外分光光度計(jì)在600 nm處測定其吸光度，用OD600反映菌株的生長情況[19-21]。

在配制成鉛質(zhì)量濃度為0，100，200，300，400，500，600 mg/L的100 mL馬鈴薯液體培養(yǎng)液，接入真菌菌懸液1 mL，150 r/min、30 ℃下恒溫振蕩培養(yǎng)3 d，每個(gè)處理3次重復(fù)。培養(yǎng)后的菌液經(jīng)高速離心10 min(10 000 r/min，室溫)。將收集到的菌體放在85 ℃恒溫干燥箱中烘至恒重，用菌體干質(zhì)量反映菌株的生長情況[20，22]。

在測試溫度、pH值、裝液量培養(yǎng)條件的試驗(yàn)中，除測試試驗(yàn)條件外，其溫度均為30 ℃，pH值均為6.5，裝液量均為100 mL(250 mL搖瓶)，轉(zhuǎn)速均為150 r/min，接種量均為1 mL。

1.5.3 溫度對菌株生長的影響 按1%的接種量把新鮮菌懸液接入到相應(yīng)的液體培養(yǎng)基中，然后分別放在已設(shè)置溫度為20，25，30，35，40 ℃的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每個(gè)處理3次重復(fù)。培養(yǎng)后根據(jù)1.5.2中的方法對菌株的生長情況進(jìn)行測定。

1.5.4 pH值對菌株生長的影響 配制pH值分別為4，5，6，7，8，9，10的液體培養(yǎng)基，按1%的接種量把新鮮菌懸液接入到相應(yīng)的液體培養(yǎng)基中，每個(gè)處理3次重復(fù)。培養(yǎng)后根據(jù)1.5.2中的方法對菌株的生長情況進(jìn)行測定。

1.5.5 裝液量對菌株生長的影響 分別在250 mL的三角瓶中加入40，60，80，100，120 mL培養(yǎng)液，每瓶接入1 mL新鮮菌懸液，然后置于振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每個(gè)處理3次重復(fù)。培養(yǎng)后根據(jù)1.5.2中的方法對菌株的生長情況進(jìn)行測定。

1.6 耐鉛菌株對鉛的吸附試驗(yàn)

分別配制鉛質(zhì)量濃度為0，150，300，450，600 mg/L的100 mL液體培養(yǎng)基，滅菌后牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中接入1 mL 對數(shù)期新鮮菌懸液，馬鈴薯培養(yǎng)基中加入濕質(zhì)量為1 g真菌(10 g/L)，150 r/min、30 ℃下恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。細(xì)菌每隔5 h取樣，真菌每隔12 h取樣，然后高速離心10 min(10 000 r/min，室溫)。將收集到的菌體放在85 ℃恒溫干燥箱中烘至恒重。上清液用于測定其重金屬鉛的含量，用原子吸收分光光度計(jì)(Thermo ice 3500型，英國)進(jìn)行測量。

吸附量和去除率按照下列公式[23-25]進(jìn)行計(jì)算：

式中，Co為初始鉛離子質(zhì)量濃度(mg/L)；Ct為培養(yǎng)后上清液中的鉛離子質(zhì)量濃度(mg/L)；V為吸附體系的體積(L)；m為烘干后的真菌恒重(g)。由于培養(yǎng)后細(xì)菌的生物量極少，烘干后幾乎為0 g，所以本試驗(yàn)只對真菌的生物吸附量進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 耐鉛菌株的篩選和鑒定

2.1.1 菌株篩選 經(jīng)過分離和純化，從污染土壤中篩選出2株對鉛具有較高耐性的菌株，細(xì)菌編號為BY-10，對鉛的最高耐受質(zhì)量濃度為1 700 mg/L；真菌編號為FB-6，對鉛的最高耐受質(zhì)量濃度為2 500 mg/L。

2.1.2 生物學(xué)特性 在牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)24 h后，BY-10菌落成圓形或近似橢圓、直徑可達(dá)2～4 mm，呈乳白色，稍有光澤，扁平狀，不規(guī)則，質(zhì)地軟(如圖1-A)，革蘭氏染色呈陽性。顯微鏡下，菌株BY-10為桿菌，有芽孢，兩端鈍圓(圖1-B)。菌株BY-10的生理生化試驗(yàn)如表1。綜合菌株BY-10的形態(tài)特征觀察和生理生化特性結(jié)果，對照文獻(xiàn)《常見細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊》[26]和《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊》[27]，初步將菌株BY-10鑒定為芽孢桿菌屬(Bacillussp.)。

圖1 菌株BY-10的形態(tài)特征Fig.1 Morphological characteristics of strain BY-10

生理生化指標(biāo)Physiologicalandbiochemicalindices結(jié)果Result生理生化指標(biāo)Physiologicalandbiochemicalindices結(jié)果Result明膠水解Gelatinhydrolysis+麥芽糖Maltose+淀粉水解Starchhydrolysis-甲基紅Methylred+葡萄糖Glucose+V?PVoges?Proskauer+蔗糖Sucrose+吲哚Indol-

注：+.陽性；-.陰性。

Note：+ . Positive；- . Negative.

在馬鈴薯固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)3 d，F(xiàn)B-6菌落疏松，最初呈白色(圖2-A)，后變成青綠色，營養(yǎng)菌絲體無色(圖2-B、C)，菌落為9～12 mm的同心圓，中央青綠色周邊白色。用顯微鏡觀察，菌株FB-6孢子呈球形，或近似球形，形狀大小不一(圖2-D)。

參照孫桂麗等[28]對青霉形態(tài)特征的描述，初步將菌株FB-6鑒定為青霉屬(Penicilliumsp.)。

2.1.3 分子生物學(xué)鑒定 通過對菌株 BY-10測定的16S rDNA序列與GenBank數(shù)據(jù)庫中已測定的序列進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)菌株BY-10與蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)的相似性最高，達(dá)到了99%，利用MEGA 6.0軟件構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(圖3-A)，GenBank登錄號為KT951842。對菌株FB-6測定的18S rDNA序列與GenBank數(shù)據(jù)庫中已測定的序列進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)菌株FB-6與團(tuán)青霉的相似性最高，達(dá)到了99%，構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(圖3-B)，其登錄號為KU042998。

圖2 菌落FB-6的形態(tài)特征Fig.2 Morphological characteristics of strain FB-6

圖3 菌株BY-10(A)和FB-6(B)的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.3 Phylogenetic trees of strain BY-10 and strain FB-6

綜合菌種的生理生化試驗(yàn)確定菌株BY-10為蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)，菌株FB-6為團(tuán)青霉(Penicilliumcommune)。

2.2 菌株生長條件的優(yōu)化

2.2.1 菌株的生長曲線 由圖4可知，蠟狀芽孢桿菌在培養(yǎng)的3～13 h為對數(shù)生長期，13～23 h為生長穩(wěn)定期，在21 h左右達(dá)到生長最高峰，23 h后為衰亡期。團(tuán)青霉在培養(yǎng)的前10 h生長較緩慢，13 h后開始進(jìn)入對數(shù)期生長，25～65 h是生長穩(wěn)定期，在培養(yǎng)50 h左右達(dá)到生長最高峰，65 h以后進(jìn)入衰亡期。

圖4 菌株的生長曲線Fig.4 Growth curves of strains

2.2.2 鉛初始質(zhì)量濃度對菌株生長的影響 從圖5中可以看出，隨著培養(yǎng)基中鉛質(zhì)量濃度不斷增大，菌株生長逐漸減弱。蠟狀芽孢菌和團(tuán)青霉在不含鉛培養(yǎng)基中生長較好，OD值和生物量均達(dá)最大值，團(tuán)青霉較蠟狀芽孢桿菌的耐受鉛能力強(qiáng)。蠟狀孢桿菌在不含鉛培養(yǎng)基中生長較好，不久培養(yǎng)液就變渾濁，培養(yǎng)24 h后測得OD600為1.625；在其他濃度的含鉛培養(yǎng)液中，生長均受到不同程度抑制；在≥400 mg/L的鉛培養(yǎng)液中，菌株生長較緩慢，抑制較嚴(yán)重。團(tuán)青霉在不含鉛培養(yǎng)液中，生物量最大，為4.201 g/L；在其他濃度的含鉛培養(yǎng)液中，生長均受到抑制，但抑制較緩，還能夠生長。

2.2.3 溫度對菌株生長的影響 溫度對微生物的生長影響較大，它能通過影響微生物酶活性、細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)性和物質(zhì)的溶解速率等方面來影響微生物的生長速率。適宜的溫度能夠促進(jìn)它們快速生長，溫度過高或過低可能會影響它們生長，導(dǎo)致它們死亡[29]。從圖6中可以看到，蠟狀芽孢桿菌在20～30 ℃，生長情況基本一致；在30～40 ℃表現(xiàn)出是先增大后減小的趨勢；最適生長溫度為35 ℃，吸光值為1.857。團(tuán)青霉在20～35 ℃也能較好地生長，在20～35 ℃隨溫度升高其生物量增加，其中最適生長溫度為30 ℃，生物量為4.127 g/L。當(dāng)溫度高于35 ℃時(shí)，生物量急劇降低，因此30 ℃為團(tuán)青霉的最適溫度?？梢?，在培養(yǎng)蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉時(shí)，溫度可選擇在30 ℃左右共同培養(yǎng)。

圖5 鉛初始質(zhì)量濃度對菌株生長的影響Fig.5 Effect of lead initial concentration on growth of strains

圖6 溫度對菌株生長的影響Fig.6 Effect of temperature on growth of strains

2.2.4 pH值對菌株生長的影響 pH值通過影響微生物的細(xì)胞質(zhì)膜、物質(zhì)溶解等方面來影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，進(jìn)而影響它們生長速率的節(jié)奏，深入探究獲得其生長適宜的pH值對細(xì)菌在實(shí)際治理重金屬污染方面起著重要作用[30]。圖7顯示了不同pH值下菌株的生長狀況，隨著培養(yǎng)液pH值的增加，蠟狀芽孢桿菌的生長狀況首先快速增長；當(dāng)pH值達(dá)到5后，菌株增長的速率逐漸減小趨于平穩(wěn)；當(dāng)pH值達(dá)到9后，菌株生長速率開始下降，說明蠟狀芽孢桿菌在pH值為5～9生長較好，最適宜pH值為7。團(tuán)青霉能夠在pH值為4～10生長，最適宜pH值為7，說明蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉對環(huán)境的適應(yīng)范圍較廣。

2.2.5 裝液量對菌株生長的影響 同一搖瓶裝液量的多少反映其內(nèi)氧氣含量的多少，對于好氧細(xì)菌，氧氣越多越對其生長有利，而裝液量越多氧氣越少，兩者呈現(xiàn)相反的關(guān)系。圖8顯示了不同裝液量條件下菌株的生長情況，隨著裝液量的增加，搖瓶內(nèi)含氧量減少，菌株的OD值呈下降趨勢，表明氧氣含量的變化直接影響該細(xì)菌的生長；在裝液量為40 mL的時(shí)候，蠟狀芽孢桿菌的吸光值最大為1.962；團(tuán)青霉的生物量最大為4.491 g/L。綜合裝液量對菌株生長的影響，大量培養(yǎng)時(shí)，使用較少的裝液量會占用大量的試驗(yàn)儀器從而降低菌株的培養(yǎng)效率，其在250 mL的搖瓶內(nèi)的裝液量宜為80～100 mL。蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉的適宜裝液量為80～100 mL(250 mL搖瓶中)。

圖7 pH值對菌株生長的影響Fig.7 Effect of pH on growth of strains

圖8 裝液量對菌株生長的影響Fig.8 Effect of loaded liquid capacity on growth of strains

2.3 蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉對鉛的生物吸附特性

2.3.1 蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉對鉛的去除率 由圖9可以看出，當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為150，300，450，600 mg/L，培養(yǎng)時(shí)間為15 h時(shí)，蠟狀芽孢桿菌的去除率均達(dá)到最大，分別為66.25%，58.45%，48.2%，29.73%。當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為300，450，600 mg/L時(shí)，培養(yǎng)時(shí)間為36 h時(shí)，團(tuán)青霉對鉛的去除率均達(dá)到最大值，分別為70.73%，60%，47.69%；當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為150 mg/L，培養(yǎng)時(shí)間為48 h時(shí)，團(tuán)青霉的去除率達(dá)到最大，為74.88%。當(dāng)培養(yǎng)時(shí)間大于去除率最大值所需時(shí)間，蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉的去除率都出現(xiàn)逐漸下降的趨勢，這可能是由于在達(dá)到去除率最大值時(shí)間之前，菌株生長較快，易與培養(yǎng)基中的重金屬結(jié)合，但隨著時(shí)間的延長，細(xì)菌結(jié)合位點(diǎn)飽和，不易吸附多余重金屬，或有的菌體不斷死去，體內(nèi)結(jié)合的重金屬又排放到培養(yǎng)液中，使溶液鉛質(zhì)量濃度增大，去除率降低。蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉對鉛的去除率在不同鉛質(zhì)量濃度培養(yǎng)基中均表現(xiàn)出先增加后減小的趨勢。而隨著鉛質(zhì)量濃度的升高，蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉的去除率逐漸降低，這與其他學(xué)者的研究一致[31-32]。在鉛質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉對鉛的去除率達(dá)到最大，分別為66.25%和74.88%。

圖9 不同培養(yǎng)時(shí)間下菌株對不同質(zhì)量濃度鉛的去除率Fig.9 Removal efficiency of different concentrations of lead by strains in different time

2.3.2 團(tuán)青霉對鉛的生物吸附量 由圖10可知，不同鉛質(zhì)量濃度和培養(yǎng)時(shí)間對團(tuán)青霉吸附鉛的量有明顯的影響。在培養(yǎng)時(shí)間一定時(shí)，鉛質(zhì)量濃度不斷增高，團(tuán)青霉對鉛的生物吸附量也隨之增大。在鉛質(zhì)量濃度一定時(shí)，團(tuán)青霉對鉛的生物吸附量隨著時(shí)間的增加呈先增高后下降的趨勢，這與菌株對鉛的去除率的變化趨勢基本相同。當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為150，300 mg/L時(shí)，團(tuán)青霉對鉛的生物吸附量在24 h達(dá)到最大值，分別為9.56，16.13 mg/g；當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為450，600 mg/L時(shí)，鉛的生物吸附量在36 h達(dá)到最大值，分別為26.12，31.04 mg/g。

圖10 不同培養(yǎng)時(shí)間下菌株團(tuán)青霉對不同質(zhì)量濃度鉛的生物吸附量Fig.10 Biosorption capacity of different concentrations of lead by strain Penicillium commune in different time

當(dāng)培養(yǎng)時(shí)間達(dá)到一定時(shí)，菌株團(tuán)青霉對鉛吸附位點(diǎn)會達(dá)到飽和，吸附量會達(dá)到最大，之后菌株衰亡或機(jī)能受損，吸附量也會逐漸減少，由此可見，菌株團(tuán)青霉對鉛的吸附能力是有限的。鉛質(zhì)量濃度較低時(shí)，菌體的吸附位點(diǎn)與溶液中鉛接觸機(jī)率高，而鉛質(zhì)量濃度較高時(shí)，微生物本身會受到毒害作用，影響對鉛的吸附效果，因此，采用生物吸附法在處理低質(zhì)量濃度鉛污染時(shí)，效果更佳。因此，用吸附法處理不同質(zhì)量濃度鉛污染時(shí)，低質(zhì)量濃度鉛的處理效果會比高質(zhì)量濃度鉛好一些。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)以長期受污染土壤為樣品，利用微生物學(xué)技術(shù)，篩選出2株對鉛具有較高耐受性的菌株(BY-10和FB-6)，并對其生物學(xué)和吸附特性進(jìn)行研究，為抗鉛菌株修復(fù)鉛污染土壤提供試驗(yàn)材料和科學(xué)依據(jù)，為鉛污染治理奠定基礎(chǔ)理論。

研究表明，菌株BY-10和FB-6經(jīng)鑒定為蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)和團(tuán)青霉(Penicilliumcommune)。它們對鉛的耐受質(zhì)量濃度分別高達(dá)1 700，2 500 mg/L。菌株蠟狀芽孢桿菌最適溫度為35 ℃，團(tuán)青霉最適溫度為30 ℃；最適pH值均為7；最適裝液量均為80～100 mL(250 mL搖瓶)。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，蠟狀芽孢桿菌在20～40 ℃，菌株生長情況基本一致。當(dāng)溫度高于35 ℃時(shí)，團(tuán)青霉生物量急劇降低，高溫對它的影響較大。適宜的溫度能夠促進(jìn)菌株的快速生長，溫度過高或過低可能會影響菌株的生長[29]。蠟狀芽孢桿菌在pH值為4時(shí)，菌株幾乎不生長，但在4～5時(shí)菌株快速增長，之后生長趨于平穩(wěn)。團(tuán)青霉在pH值為4～10都能生長，隨著pH值的升高生物量呈現(xiàn)先增多后先減小的趨勢。菌株的最適pH值均為7，深入探究獲得菌株生長適宜的pH值對菌株在實(shí)際治理重金屬污染方面有重要作用[30]。蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉的生長均隨著裝液量的增加呈下降趨勢，為了大量培養(yǎng)而盡少占用實(shí)驗(yàn)儀器，提高菌株的培養(yǎng)效率，確定250 mL搖瓶中最適裝液量為80～100 mL。蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉的生長條件范圍較廣。

在初始鉛質(zhì)量濃度為0～600 mg/L，隨著濃度增加，菌株生長逐漸減弱，在≥400 mg/L的鉛培養(yǎng)液中，團(tuán)青霉與蠟狀芽孢桿菌相比，對鉛的耐受性較強(qiáng)。在鉛質(zhì)量濃度一定時(shí)，隨著生長時(shí)間的延長，菌株對鉛的吸附率表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，生物吸附量表現(xiàn)出同樣趨勢。而生長時(shí)間一定時(shí)，隨著鉛濃度的不斷升高，菌株的吸附率逐漸降低，這與其他學(xué)者的研究[31-32]一致。在鉛質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，蠟狀芽孢桿菌和團(tuán)青霉對鉛的去除率達(dá)到最大，分別為66.25%和74.88%。

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Screening of Lead Resistance Strains and Their Absorption
Characteristics in Wheat Field Soil

SHAO Yun1，HAO Zhenzhen1，WANG Hailei1，LI Xiangli2， WANG Wenfei1，CHEN Jingwen1，WANG Jingruo1

(1.College of Life Sciences，Henan Normal University，Xinxiang 453007，China；2.The Engineering Research Center of Food Quality and Safety Control in Henan Province，Zhengzhou 450002，China)

This study focuses on the lead tolerance and removal efficiency of microorganisms from the lead-contaminated soil.Two lead-resistant strains denoted by BY-10 and FB-6 were isolated from contaminated soil around a lead refinery.And the lead biosorption characteristics and optimal growth conditions of the strains were studied.The results showed that strains BY-10 and FB-6 belonged toBacilluscereusandPenicilliumcommunerespectively，and their tolerance concentrations to lead were 1 700，2 500 mg/L，respectively.In addition，the strains had a wide range of growing conditions.The optimal temperature ofBacilluscereuswas 35 ℃ and that ofPenicilliumcommunewas 30 ℃.For bothBacilluscereusandPenicilliumcommune，the optimal growth pH was 7 and the liquid medium volume was 80-100 mL (in 250 mL bottle).With the increase of initial lead concentration from 0 to 600 mg/L，the growth of two strains became slower and slower gradually，while the tolerance ofPenicilliumcommuneto lead was stronger than that ofBacilluscereuswhen the lead concentration was over 400 mg/L.At a certain concentration of lead，the lead adsorption rate of the two strains increased firstly and then decreased gradually with the increasing growth time of strains.The dynamic change of biological adsorption quantity of lead by the two strains was similar to the adsorption rate of lead.But in a certain growth time of strains，there was a descending trend in the adsorption rate of strains to lead and an ascending trend in the biological adsorption quantity of them with the increase of lead concentration.Furthermore，the lead adsorption rate ofBacilluscereusandPenicilliumcommunereached the top at the 150 mg/L concentration of lead，and their values were 66.25% and 74.88% respectively.

Wheat field soil；Lead resistance strains；Screening and identification；Growing conditions；Absorption

2016-04-05

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD14B08；2013BAD07B14；2013BAD07B07)

邵 云(1973-)，女，山東單縣人，教授，博士，主要從事小麥生理生態(tài)研究。

S154；S512.01

A

1000-7091(2016)06-0199-07

10.7668/hbnxb.2016.06.031