除KEGG数据库外,本文还采用MetaCyc数据库注释了16SrDNA基因序列预测群落功能。
MetaCyc数据库是由大量源于科学实验和文献的数据阐明的代谢通路数据库,与KEGG数据库相比,其包含的初级和次级代谢途径更为全面,可用来预测基因组中的代谢途径。
选取相对丰度排名前35的代谢通路涉及的基因及它们在每组样品中的丰度信息绘制热图,并从功能差异层面进行聚类。
与CK相比,MC组中相对丰度较大的途径主要为L-异亮氨酸生物合成I的超途径(PWY-3001,superpathwayofL-isoleucinebiosynthesisI)和5-氨基咪唑核糖核苷酸生物合成I(PWY-6121,5-aminoimidazoleribonucleotidebiosynthesisI)。
MRE组中脂肪酸补救合成(PWY-7094,fattyacidsalvage)、脂肪酸&β;-氧化I(FAO-PWY,fattyacidβ-oxidationI)、腺苷核苷酸生物合成的超途径I(PWY-7229,superpathwayofadenosinenucleotidesdenovobiosynthesisI)、原核生物的TCA循环I(TCA,TCAcycleI(prokaryotic))、细胞色素c的有氧呼吸I(PWY-3781,aerobicrespirationI(cytochromec))和腺苷核苷酸从头生物合成的超途径II(PWY-6126,superpathwayofadenosinenucleotidesdenovobiosynthesisII)等功能较为丰富。
MARE组中TCA循环IV(P105-PWY,TCAcycleIV(2-oxoglutaratedecarboxylase))和TCA循环VIII(REDCITCYC,TCAcycleVIII(helicobacter))功能的丰度较大。
即MC处理强化了氨基酸、核苷和核苷酸生物合成等相关过程;MRE处理使脂肪酸和脂质生物合成及降解、核苷和核苷酸生物合成和TCA循环等相关功能增强;MARE处理促进了TCA循环相关功能。
此外,本文进一步关注了MetaCyc数据库中涉及芳烃降解(AromaticCompoundDegradation,ACD)相关途径的功能基因绝对丰度。
所有样本共检出8个涉及ACD的相关途径,其功能基因绝对丰度之和呈MRE>MARE>MC>CK趋势。
其中,对半胱氨酸降解(PWY-5273,p-cumatedegradation)和对异丙基甲苯降解(PWY-5266,p-cymenedegradation)只在MRE组中检出;MARE处理使得4-羟基苯乙酸酯(3-HYDROXYPHENYLACETATE-DEGRADATION-PWY,4-hydroxyphenylacetatedegradation)和丁香酸酯降解(PWY-6339,syringatedegradation)这2个途径相关功能基因绝对丰度显著增加。
本研究21d培养实验结果表明,3种生物强化处理均显著促进了土壤中PAHs的去除。
在接种外源菌群的基础上添加黑麦草根系分泌物或模拟根系分泌物后(即MRE和MARE处理),与单纯接种外源菌群的MC处理相比较,土壤中PAHs残留量更低。
微生物降解是生物修复PAHs污染土壤的主要机制,向PAHs污染土壤中接种外源菌群进行生物强化已被诸多研究证实是有效的土壤生物修复措施。
生物强化效果的优劣主要取决于接种的外源降解菌群能否成功定殖于污染土壤中,且与土著菌群的竞争是否占据优势。
本实验对于接种了外源菌群3周后的土壤样本进行16SrDNA高通量测序后发现,外源降解菌群在细菌群落中仍占据绝对优势地位,在修复期内可充分发挥降解作用加快PAHs的去除进程。