石油污染土壤自然衰减过程多环芳烃降解基因动态特征

Dynamic characteristics of genes involved in degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons during natural attenuation of crude oil-contaminated soils in Xinjiang,China

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摘要新疆石油污染土壤中微生物多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解功能基因研究甚少,且环境因子和功能基因之间相关性仍不清楚.[目的]揭示新疆石油污染砂质土壤自然衰减过程中多环芳烃降解关键基因结构和变化规律.[方法]以新疆准东油田为研究区,分析同一采油区不同石油污染年限土壤理化因子和多环芳烃含量变化,采用扩增子测序研究石油自然衰减过程中多环芳烃降解酶基因结构变化规律,利用Mental检验探讨其环境驱动因子.[结果]石油污染时间 1 年和 3 年的土壤中有多项理化指标与背景土存在显著性差异,而污染 5 年土壤与背景土之间仅 2 项指标具有显著性差异,随石油自然衰减逐渐恢复至正常.石油污染 1 年的土壤中 16 种多环芳烃除苊烯和?以外,其余 14 种多环芳烃均高于石油污染 3 年和 5 年土壤,多环芳烃总量和含油率污染 1 年土壤均显著高于污染 3 年和 5 年的土壤,多环芳烃会在污染后短时间内迅速被降解.扩增子测序结果显示,萘双加氧酶基因分类操作单元(operational taxonomic units,OTUs)序列随污染年限延长逐渐增多;芳环羟化双加氧酶基因 OTUs 序列 BLAST(basic local alignment search tool)比对注释为 6 类多环芳烃降解基因,随着污染年限延长呈现先升高后降低趋势,污染 5 年土壤后OTUs急剧减少.Mental检验结果显示,土壤可溶性有机碳和含水量会显著影响功能基因结构,多环芳烃并不能显著影响功能基因结构.[结论]新疆准东油田石油污染砂质土壤自然衰减过程中多环芳烃降解基因结构主要受土壤可溶性有机碳和含水量影响.