Phytoremediation makes use of plants and associated microorganisms to clean up soils and sediments contaminated with inorganic and organic pollutants. In this study, switchgrass (Panicum virgatum) was used to test for its efficiency in improving the removal of three specific polychlorinated biphenyl (PCB) congeners (PCB 52, 77 and 153) in soil microcosms. The congeners were chosen for their ubiquity, toxicity, and recalcitrance. After 24 weeks of incubation, loss of 39.9 ± 0.41% of total PCB molar mass was observed in switchgrass treated soil, significantly higher than in unplanted soil (29.5 ± 3.4%) (p<0.05). The improved PCB removal in switchgrass treated soils could be explained by phytoextraction processes and enhanced microbial activity in the rhizosphere. Bioaugmentation with Burkholderia xenovorans LB400 was performed to further enhance aerobic PCB degradation. The presence of LB400 was associated with improved degradation of PCB 52, but not PCB 77 or PCB 153. Increased abundances of bphA (a functional gene that codes for a subunit of PCB-degrading biphenyl dioxygenase in bacteria) and its transcript were observed after bioaugmentation. The highest total PCB removal was observed in switchgrass treated soil with LB400 bioaugmentation (47.3 ± 1.22 %), and the presence of switchgrass facilitated LB400 survival in the soil. Overall, our results suggest the combined use of phytoremediation and bioaugmentation could be an efficient and sustainable strategy to eliminate recalcitrant PCB congeners and remediate PCB-contaminated soil.

中文翻译：

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通过使用 Burkholderia xenovorans LB400 进行生物强化，增强柳枝稷根际中多氯联苯的去除

植物修复利用植物和相关微生物来清理被无机和有机污染物污染的土壤和沉积物。在本研究中，柳枝稷 (Panicum virgatum) 用于测试其在改善土壤微观世界中三种特定多氯联苯 (PCB) 同系物（PCB 52、77 和 153）的去除率方面的效率。选择同源物是因为它们的普遍性、毒性和顽固性。培养 24 周后，在柳枝稷处理的土壤中观察到总 PCB 摩尔质量的损失 39.9 ± 0.41%，显着高于未种植的土壤 (29.5 ± 3.4%) (p<0.05)。柳枝稷处理过的土壤中 PCB 去除效果的改善可以通过植物提取过程和根际微生物活性增强来解释。使用 Burkholderia xenovorans LB400 进行生物强化以进一步增强需氧 PCB 降解。LB400 的存在与 PCB 52 的降解改善有关，但与 PCB 77 或 PCB 153 的降解无关。在生物强化后观察到 bphA（一种编码细菌中 PCB 降解联苯双加氧酶亚基的功能基因）及其转录物的丰度增加. 在用 LB400 生物强化的柳枝稷处理的土壤中观察到最高的总 PCB 去除率 (47.3 ± 1.22 %)，柳枝稷的存在促进了 LB400 在土壤中的存活。总体而言，我们的结果表明，植物修复和生物强化的结合使用可能是一种有效且可持续的策略，可以消除顽固的 PCB 同源物并修复受 PCB 污染的土壤。LB400 的存在与 PCB 52 的降解改善有关，但与 PCB 77 或 PCB 153 的降解无关。在生物强化后观察到 bphA（一种编码细菌中 PCB 降解联苯双加氧酶亚基的功能基因）及其转录物的丰度增加. 在用 LB400 生物强化处理的柳枝稷处理的土壤中观察到最高的总 PCB 去除率 (47.3 ± 1.22 %)，柳枝稷的存在促进了 LB400 在土壤中的存活。总体而言，我们的结果表明，植物修复和生物强化的结合使用可能是一种有效且可持续的策略，可以消除顽固的 PCB 同源物并修复受 PCB 污染的土壤。LB400 的存在与 PCB 52 的降解改善有关，但与 PCB 77 或 PCB 153 的降解无关。在生物强化后观察到 bphA（一种编码细菌中 PCB 降解联苯双加氧酶亚基的功能基因）及其转录物的丰度增加. 在用 LB400 生物强化处理的柳枝稷处理的土壤中观察到最高的总 PCB 去除率 (47.3 ± 1.22 %)，柳枝稷的存在促进了 LB400 在土壤中的存活。总体而言，我们的结果表明，植物修复和生物强化的结合使用可能是一种有效且可持续的策略，可以消除顽固的 PCB 同源物并修复受 PCB 污染的土壤。在生物强化后观察到 bphA（一种编码细菌中 PCB 降解联苯双加氧酶亚基的功能基因）及其转录物的丰度增加。在用 LB400 生物强化处理的柳枝稷处理的土壤中观察到最高的总 PCB 去除率 (47.3 ± 1.22 %)，柳枝稷的存在促进了 LB400 在土壤中的存活。总体而言，我们的结果表明，植物修复和生物强化的结合使用可能是一种有效且可持续的策略，可以消除顽固的 PCB 同源物并修复受 PCB 污染的土壤。在生物强化后观察到 bphA（一种编码细菌中 PCB 降解联苯双加氧酶亚基的功能基因）及其转录物的丰度增加。在用 LB400 生物强化处理的柳枝稷处理的土壤中观察到最高的总 PCB 去除率 (47.3 ± 1.22 %)，柳枝稷的存在促进了 LB400 在土壤中的存活。总体而言，我们的结果表明，植物修复和生物强化的结合使用可能是一种有效且可持续的策略，可以消除顽固的 PCB 同源物并修复受 PCB 污染的土壤。