植物次生代谢物诱导的污染土壤中细菌群落结构和降解能力的变化

论文读后感论文题目：植物次生代谢物诱导的污染土壤中细菌群落结构和降解能力的变化本研究的目的是研究选定的天然化合物（柚皮苷，咖啡酸和柠檬烯）如何诱导长期多氯联苯（PCB）污染土壤中细菌群落结构和降解活性的变化，以及这些变化与氯联苯降解能力变化的关系。为了解决这个问题，我们确定了用焦磷酸测序的16SrRNA基因标签编码的扩增子和DNA的稳定同位素探测（SIP）综合的方法分析PCB降解。我们的模型系统是设置PCB污染土壤的实验室微环境，它是用黄酮柚苷，萜烯柠檬烯和酚咖啡酸富集了8周的悬浮液。我们的研究结果表明，选择的植物次生代谢产物的应用导致细菌群落结构与对照相比有很大的不同。在用咖啡酸处理的土壤中的群落几乎仅由变形杆菌属，酸杆菌属和疣微菌门代表（一起超过99%）。用柚皮苷处理导致厚壁菌门的富集，排除酸杆菌门和疣微菌门。应用SIP以鉴定积极参与4-氯联苯分解代谢的群体。我们观察到柚皮苷和柠檬烯在土壤中培养主要是噬氢菌属，咖啡酸伯克氏菌属，和假黄色单胞菌属。在未修改的土壤中，在4-氯联苯应用中没有检测到这些群体。类似地，个别多氯联苯同源物的降解受到添加不同植物化合物的影响。用柚苷处理土壤后，多氯联苯的残留含量最低。与未经修正的土壤相比添加咖啡酸导致总多氯联苯减少；然而，与所有其他处理相比，在咖啡酸处理后较高取代同源物更加降解。最后，很明显植物次生代谢产物对细菌群落结构、活性和相关的降解能力具有强烈的影响。植物与其根际细菌之间的相互作用对环境污染物的有效转化是非常重要的。已经证明，特定植物的根系系统可以通过根分泌物、根周转和其他机制培养芳香族污染物降解细菌来改变土壤微生物群落结构。这些过程提供微生物生长底物，并且根转化特别提供了双加氧酶和催化芳香环裂解的单加氧酶活性必需的氧。此外，通过根分泌或根周转释放到土壤中的一些植物次生代谢物可以促进芳香族污染物的微生物代谢。在实验室实验中的多氯联苯的共代谢降解期间，共同的主要底物如多氯联苯，可以被无毒和无害的PSM取代。在基于培养的研究中，PSM已经显示用作联苯分解代谢途径的调节系统的诱导剂。研究表明，某些酚类物质支持PCB降解生物模型伯克霍尔德氏菌LB400，钩虫贪铜菌H850和圆红球菌P6的生长和PCB降解效率。具有橙皮，松针，常春藤叶或桉树叶的富集土壤中发现这种富集导致五倍数量级的利用联苯的培养细菌，因为在这些天然材料中含有萜烯。使用可利用PSM的根相关的微生物（例如苯丙素类）能够增强多氯联苯的消耗。柯伊伯提出了一种新的方法就是选择一个微生物植物对来稳定和有效降解萘。黄烷酮是拟南芥分泌物的主要成分之一，它可作为红球菌属分离株的联苯分解代谢途径的诱导剂。其他例子已在其他地方评述。尽管对这个问题有大量的研究，但是很少有人知道如何通过个体PSM生物刺激特定微生物群体。斯莱特等人的一些研究是例外。他们用联苯、碎柳根或水杨酸盐（柳树中存在的化学物质）丰富了多氯联苯污染的土壤，并确定了这些材料对微生物群落的影响。我们的研究目的是测试不同的PSM促进细菌群体的生长和氯联苯代谢能力的假说。为了解决这些问题，我们用黄酮柚苷，萜烯柠檬烯和酚类咖啡酸的悬浮液处理污染的土壤。通过从总群落宏基因组扩增的16SrRNA基因标签编码的扩增子的焦磷酸测序分析细菌多样性，并通过稳定同位素探测测定氯联苯代谢群体。多样性和活性的变化与氯联苯降解效率的变化相关。本研究旨在促进我们对根际中植物-微生物相互作用的理解，并增强植物修复过程以及根际生态学的整体知识。重要句子：我们的研究结果表明，选择的植物次生代谢产物的应用导致细菌群落结构与对照相比有很大的不同。在用咖啡酸处理的土壤中的群落几乎仅由变形杆菌属，酸杆菌属和疣微菌门代表(一起超过99%)。用柚皮苷处理导致厚壁菌门的富集，排除酸杆菌门和疣微菌门。Ourresultsshowthatapplicationofselectedplantsecondarymetabolitesresultedinbacterialcommunitystructurefardifferentfromthecontrolone(nonaturalcompoundamendment).ThecommunityinsoiltreatedwithcaffeicacidisalmostsolelyrepresentedbyProteobacteria,Acidobacteria,andVerrucomicrobia(togetherover99%).TreatmentwithnaringinresultedinanenrichmentofFirmicutestotheexclusionofAcidobacteriaandVerrucomicrobia.类似地，个别多氯联苯同源物的降解受到添加不同植物化合物的影响。用柚苷处理土壤后，多氯联苯的残留含量最低。与未经修正的土壤相比添加咖啡酸导致总多氯联苯减少;然而，与所有其他处理相比，在咖啡酸处理后较高取代同源物更加降解。最后，很明显植物次生代谢产物对细菌群落结构、活性和相关的降解能力具有强烈的影响。Similarly,thedegradationofindividualPCBcongenerswasinfluencedbytheadditionofdifferentplantcompounds.ResidualcontentofPCBswaslowestaftertreatingthesoilwithnaringin.AdditionofcaffeicacidresultedincomparabledecreaseoftotalPCBswithnon-amendedsoil;however,highersubstitutedcongenersweremoredegradedaftercaffeicacidtreatmentcomparedtoallothertreatments.Finally,itappearsthatplantsecondarymetaboliteshaveastrongeffectonthebacterialcommunitystructure,activity,andassociateddegradativeability.已经证明，特定植物的根系系统可以通过根分泌物、根周转和其他机制培养芳香族污染物降解细菌来改变土壤微生物群落结构。这些过程提供微生物生长底物，并且根转化特别提供了双加氧酶和催化芳香环裂解的单加氧酶活性必需的氧。Ithasbeenshownthatthepresenceofaparticularplant’srootsystemcanaltersoilmicrobialcommunitystructurebyfosteringaromaticpollutant-degradingbacteriaviarootexudation,rootturnover,andothermechanisms(Leighetal.2006).Theseprocessesprovidemicrobialgrowthsubstrates(Singeretal.2003b,2004),androotturnoverinparticularprovidesoxygenessentialfortheactivityofdioxygenasesandmonooxygenasesthatcatalyzearomaticringcleavage(Leighetal.2002).研究表明，某些酚类物质支持PCB降解生物模型伯克霍尔德氏菌LB400,钩虫贪铜菌H850和圆红球菌P6的生长和PCB降解效率。具有橙皮，松针，常春藤叶或桉树叶的富集土壤中发现这种富集导致五倍数量级的利用联苯的培养细菌，因为在这些天然材料中含有萜烯。Oneofthefirststudies(Donnellyetal.1994)revealedthatcertainphenolicssupportthegrowthandPCB-degradingefficiencyofmodelPCB-degradingorganismsBurkholderiaxenovoransLB400,CupriavidusnecatorH850,andRhodococcusgloberulusP6.Hernandezetal.(1997)enrichedsoilwithorangepeel,pineneedles,ivyleaves,oreucalyptusleavesfindingthatsuchenrichmentsresultedinfiveordersofmagnitudemorebiphenyl-utilizingculturedbacteria,whichtheyascribetoterpenesincludedinthesenaturalmaterials.使用可利用PSM的根相关的微生物(例如苯丙素类)能够增强多氯联苯的消耗。柯伊伯提出了一种新的方法就是选择一个微生物植物对来稳定和有效降解萘。黄烷酮是拟南芥分泌物的主要成分之一，它可作为红球菌属分离株的联苯分解代谢途径的诱导剂。Narasimhanetal.(2003)demonstratedenhanceddepletionofPCBsusingroot-associatedmicrobeswhichcanutilizePSM,suchasphenylpropanoids.Kuiperetal.(2001)developedanovelprocedurefortheselectionofamicrobe-plantpairforthestableand