甲苯降解菌降解特性及代谢途径初步研究

从污泥中分离得到1株能以甲苯为唯一碳源和能源生长的细菌菌株,经过生理生化实验初步鉴定为假单胞菌属.温度在20～40℃之间、pH7、甲苯浓度在316 mg/L以下,菌株降解甲苯的效率保持80%～100%之间,甲苯浓度大于316 mg/L,出现抑制现象.甲苯降解途径是通过甲苯双加氧酶形成顺甲苯二氢二醇,再经邻苯二酚2,3双加氧酶开环降解.     

一株菲降解菌的分类鉴定及其降解特性

从新疆油田石油污染土壤中分离到一株菲降解菌FM-2,经初步鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.).采用液体培养的方法,研究了菲的初始浓度、培养天数、温度、pH、盐度对FM-2菌株降解菲效果的影响.结果表明菌株在菲浓度为300-600 mg/L范围内培养3 d降解率均高于85%;条件实验表明,温度15-35℃、pH 5-9、盐度0-1%条件下,接种2 d后菲(300 mg/L)降解率在80%以上;经HPLC-MS分析表明,菌株FM-2降解菲的途径为水杨酸途径;初步研究发现该菌株中含有的双加氧酶大亚基保守区氨基酸序列与已报道的伯克霍尔德氏菌K24的萘1,2-双加氧酶基因保守区氨基酸序列相似性为99%.     

2 3-二羟基联苯酶促降解及编码酶基因扩增

一株新分离的联苯降解菌Dyella ginsengisoliLA-4的细胞粗提物可以降解邻苯二酚类化合物生成间位开环产物.实验证明菌株LA-4中的2,3-二羟基联苯1,2-双加氧酶(BphC)为组成酶.以2,3-二羟基联苯、邻苯二酚和4-氯邻苯二酚为底物时,酶的比活分别是7.37、0.2和0.06 U/mg.考察了金属离子及抑制剂对酶活性的影响.金属离子对酶活性影响的结果表明Fe2+能促进粗酶对邻苯二酚和4-氯邻苯二酚的降解,但对2,3-二羟基联苯却起到抑制作用.当氧化性抑制剂H2O2的浓度大于1 mmol/L时酶活完全丧失,说明其属于Fe(Ⅱ)依赖型外二醇双加氧酶类.通过PCR方法扩增出菌株LA-4中bphC基因的保守区,其序列与已知bphC基因相似性约为73%.     

一株高环多环芳烃降解嗜盐菌Thalassospira sp.的分离及降解特性

为获得盐环境中高环多环芳烃(HMW-PAHs)污染修复的高效降解菌株,该文以芘为唯一碳源和能源,利用5%盐度矿物培养基(MSM)从石油污染土壤中富集分离出一株能降解菲、荧蒽、芘、苯并蒽的嗜盐菌,经形态学观察和16SrRNA序列鉴定为海旋菌(Thalassospira),命名为Thalassospira sp.strain TSL5-2。在5%盐度下,25d内,TSL5-2对菲、芘、荧蒽(初始质量浓度均为20mg/L)、苯并蒽(初始质量浓度为8 mg/L)的降解率分别为100%、53.3%、60%、18.1%,但不能降解苯并芘。TSL5-2耐盐范围为0.5%~19.5%,最适盐度为5%。外加酵母粉和蛋白胨(5mg/L)对菲的降解都有一定的促进作用,后者效果更为明显,5d内菲的降解率分别为60.9%和82.1%,高于MSM对照组(46.1%)。酵母粉对TSL5-2降解芘和苯并芘的影响效果都不显著。蛋白胨对芘降解有抑制作用,但对苯并芘(5mg/L)降解有促进效果,25d的芘和苯并芘的降解率分别为17.5%和38.2%。     

活性污泥耐盐降解邻氯苯酚特性及群落结构分析

采用SBR反应器驯化中度嗜盐菌为主的活性污泥,高效处理高盐邻氯苯酚(2-CP)废水。不同盐度的驯化结果表明,当NaCl质量浓度为10~80g/L时,2-CP和COD的去除率均达到91%。当NaCl质量浓度为80g/L,2-CP质量浓度在1 000 mg/L以上时,去除率可以维持在98%,反应器达到最佳处理效果。在此条件下,活性污泥胞外聚合物(EPS)的含量最高达到142.6mg/g。随着盐度升高,EPS中的多糖含量也随之增加。采用显微镜和扫描电镜(SEM)观察,发现在高盐条件下,活性污泥中大部分微生物呈现球状,且菌群有自发聚集的趋势。16SrRNA基因文库分析表明,产碱杆菌是污泥中的优势菌群,它属于变形菌门。PCR扩增和测序分析2-CP降解途径的关键酶基因,发现羟化酶、氯代邻苯二酚1,2-双加氧酶和氯代邻苯二酚2,3-双加氧酶同时存在于活性污泥系统中,表明该活性污泥可能具有多样的2-CP降解途径。     

嗜碱性假单胞菌对菲的降解研究

目的:研究和分析嗜碱性假单胞菌株对菲的降解.方法:采用索氏提取法,以活性炭为吸附载体,多环芳烃为惟一碳源,研究嗜碱性假单胞菌在不同的温度、pH和盐度条件下对菲降解率的影响.结果:将此菌株培养48 h后,温度为37℃时,菲的降解率可达39.8%.当pH值为7.0时,菲的降解率可达47.1%;当盐度为120 mmol/L时,菲的降解率可达28.4%.结论:嗜碱性假单胞菌对菲有较高的降解效率,pH、温度、盐度三个因素对菌株的降解率有较大影响.     

LAS共代谢降解菌的降解动力学研究

研究2株直链烷基苯磺酸钠(LAS)共代谢降解菌的降解动力学.分别对2株直链烷基苯磺酸钠共代谢降解菌克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)和肠杆菌属(Enterobacter sp.)进行研究,通过正交实验考察了其最佳降解条件,并进行降解动力学研究.当温度为30℃,p H值为7.5,装液量为50 m L时,最适合两株细菌降解LAS.其中菌株L-2在生长基质葡萄糖质量浓度为500 mg/L时,对50 mg/LLAS降解率为94.2%;菌株L-15在生长基质葡萄糖质量浓度为1 000 mg/L时,对50 mg/LLAS降解率为92.2%;当LAS质量浓度在25~100 mg/L范围内,2菌株降解反应符合一级动力学特征.本研究可为全基质生活污水处理LAS废水提供一定的理论依据.     

苯酚降解菌株GXY-1分离鉴定、降解及其粗酶特性研究

从处理石化废水的活性污泥样品中分离得到一株能以苯酚为唯一碳源生长的菌株GXY-1.通过形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析,初步鉴定菌株GXY-1属于布鲁氏杆菌属(Brucella sp.).实验结果表明,菌株GXY-1对土霉素和四环素不敏感,其降解苯酚的最佳条件为温度30℃,pH7.0.在最佳条件下,GXY-1对600mg/L苯酚的降解率在60h时达99%以上.同时GXY-1还可以利用苯胺、萘、氯苯等芳香化合物为唯一碳源生长.测定了降解途径中相关酶的活性,表明菌株GXY-1是通过邻苯二酚1,2双加氧酶催化开环来降解苯酚.该菌株粗酶的最适反应pH为7.8,最适反应温度为40℃.     

氯过氧化物酶与苯酚降解菌株的协同降解动力学研究

氯过氧化物酶(CPO)催化苯酚与H_2O_2发生过氧化反应生成邻苯二酚,能减轻苯酚对降解菌株的抑制作用,加快降解菌株对苯酚的生物降解.实验结果表明:在2 h内适量的H2O2存在时10 U/L的CPO可以使300 mg/L苯酚降解率达到67.85%,而CPO与降解菌株协同作用下苯酚降解率则可达到70.72%,比单一菌株降解率8.52%提高了62.2%.在降解体系中补充邻苯二酚进一步揭示了CPO氧化苯酚的中间产物有利于菌体细胞形成共基质效应,提高细胞的苯酚生物降解效率.降解动力学分析显示:在苯酚质量浓度为100~1 200 mg/L时,CPO与菌株协同降解体系的最大比降解速率qmax=0.000195 h-1,基质饱和常数Ks=1.0501 mg/L,基质抑制常数KI=5.1272 mg/L.     

一株新的菲降解菌株及外来碳源对其降解特性的影响

报道了一株新的菲降解菌株-门多萨假单孢菌（CGMCC1.766）的筛选，并研究了其菲降解和降解过程中关键酶的动态变化。在菲浓度为100mg/L的培养体系中，添加水杨酸（诱导物）可提高菲的降解速率，而葡萄糖（碳源）的存在则使降解速率降低。     

Functional identification of gene cluster for the aniline metabolic pathway mediated by transposable element

A convenient and widely applicable method has been developed to clone aniline metabolic gene cluster in this study. Three positive recombinant plasmids pDA1, pDB2 and pDB11 were cloned from genomic library of aniline degradation strain AD9. The result of aniline dioxygenase （AD） activity and catechol 2,3-oxygenase （C230） activity assay showed that pDA1 and pDB11 contain aniline dioxygenase genes and catechol 2,3-dioxygenase genes, respectively. The sequence analysis of the total 24.7-kb region revealed that this region contains 25 ORFs, of which 17 genes involve metabolism of aniline. In the gene cluster, the first five genes （tadQTA1A2B） and the subsequent gene （tadR1） were predicted to encode a multi-component aniline dioxygenase and a LysR-type regulator, respectively, while the others （tadD1C1D2C2EFGIJKL） were expected to encode metacleavage pathway enzymes for catechol degradation. The gene cluster was surrounded by two IS1071 sequences.     

不同碳源对苯并[a]芘降解菌生长和降解性能影响的研究

采用从受户外烧烤影响的土壤中分离出的苯并[a]芘降解菌Bacillus pumilus strain Bap9, 利用摇床实验研究了不同外加碳源对其生长和苯并[a]芘降解性能的影响。结果表明, 苯并[a]芘初始浓度为40 mg/L时, 蔗糖、葡萄糖、麦芽糖的存在会抑制菌株对苯并[a]芘的降解, 可溶性淀粉的影响不明显。以醋酸钠为外加碳源可明显促进菌株的降解作用, 添加40 mg/L的醋酸钠, 20天后可将菌株Bap9的降解率提高了8.8%, 但过量的碳源会抑制菌株对苯并[a]芘的降解。添加适量的低分子量菲(PAH)作为共代谢底物, 菲的促进作用大于同浓度的醋酸钠, 添加40 mg/L的菲, 20天后菌株对苯并[a]芘的降解率提高了26.4%。     

不动杆菌JH250-8邻苯二酚双加氧酶基因的克隆及分析

目的研究不动杆菌JH250-8的石油降解机制,克隆并分析其邻苯二酚双加氧酶基因.方法应用数据库的同源序列设计引物,对不动杆菌JH250-8邻苯二酚1,2-双加氧酶(C12O)和邻苯二酚2,3-双加氧酶(C23O)基因进行扩增,并用生物信息学软件及在线生物分析工具等分析编码蛋白质.结果不动杆菌JH250-8中同时含有C12O和C23O两种邻苯二酚双加氧酶;扩增的DNA序列长度分别为1 299和1 118 bp,蛋白质编码区长度为1047和930 bp,分别编码358和309个氨基酸;两个邻苯二酚双加氧酶等电点(p I)分别为5.03和4.79,均为酸性蛋白质;酶分子中都含有较多极性和可电离氨基酸,在水中有较好的溶解性,但由于N端都有一段疏水性肽段,可能会影响其水溶液的稳定性;在蛋白质二级结构上,两个酶分子中都有较丰富的二级结构单元,既有较好的稳定性,又有较好的底物适应性.C12O的三级结构由同型二聚体构成,每个亚基上都结合有Fe3+;C23O三级结构的核心由两组β-折叠构成,另有4个α-螺旋结构分布于外侧.结论不动杆菌JH250-8有两种邻苯二酚双加氧酶,两种酶均为酸性蛋白质,有较好的水溶性及结构稳定性.分析结果对邻苯二酚双加氧酶的后续研究有重要的参考价值及指导意义.     

菲降解菌的降解特性及菲对其细胞表面形态的影响

从长期受PAHs污染的土壤中分离得到一株菲降解菌B4—氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans).对其菲耐受能力及降解性能进行了考察,结果表明,该菌在有氧环境中能够耐受2 000 mg/L的菲,并对菲具有显著降解作用.当无机盐培养液中菲初始质量浓度为50 mg/L,B4投菌量为20 g/L(湿重,含水率:94.55%),菌龄为48 h,pH为7.0~8.0时,5 d内菲降解率为60%左右.通过原子力显微镜对菲降解前后菌体表面形态进行观察,结果显示,菲对该菌株存在一定毒性,随着作用时间的增加,细胞形态明显发生改变,其表面超微结构也趋于复杂.     

聚乳酸的酶降解动力学模型

将连续分布理论应用到聚乳酸的酶降解反应动力学中,模拟蛋白酶K降解聚乳酸的过程。将聚乳酸的酶降解过程分为3步:酶吸附在聚乳酸上;聚乳酸和酶形成具有活性的中间过渡体;生成特定断裂产物。运用矩的运算将积分微分方程转变成便于计算的普通微分方程,计算得到的降解产物的质量浓度随时间的变化与实验基本吻合。模型参数(k′,kE)与酶浓度、流量、pH和温度变化有关。     

基于BP神经网络和析因设计的土壤中EE2和BPA超声辅助生物降解模型

以碳源添加量、 氮源添加量、 恶臭假单胞菌接种量、 超声时间和降解时间作为输入变量, 以雌激素乙炔基雌二醇（EE2）和双酚A（BPA）的降解率为输出变量, 构建土壤中超声辅助的EE2和BPA降解BP神经网络模型. 利用BP神经网络模型预测雌激素超声辅助降解析因设计的响应值, 并通过析因设计分析影响雌激素微生物降解的主效应及交互作用, 进而求解土壤中EE2和BPA的最优降解条件为10%的碳源添加量、 10%的氮源添加量、 接种量为20 mL、 超声时间为1 min和降解时间为168 h. 结果表明: BP神经网络模型的相关系数为0.952 5和0.983 1, 模拟效率系数（NSC）为0.956 5和0.957 2, 模型具有较准确的预测功能; 碳源添加量×氮源添加量和碳源添加量×恶臭假单胞菌接种量在雌激素降解过程中发挥协同作用, EE2和BPA最大降解率分别为87.13%和69.27%; 分析雌激素的有机碳标化系数 (lg K_oc)及其半衰期的结果表明, EE2和BPA的降解效果与其移动性成正比, 与持久性成反比.     

不同NaCl含量、培养基和微量元素对分枝杆菌SP-3降解菲的影响研究

研究了分枝杆菌SP 3在不同NaCl含量、培养基和微量元素中降解菲的效果影响。结果表明,分枝杆菌SP 3在NaCl质量分数为1%时对菲的降解率达到最大,为87.41%;菌株在LB液体培养基、改良LB液体培养基和改良的无机盐液体培养基中对菲的降解率都达到了80%以上,三者之间无显著性差异;Fe2+、Zn2+浓度分别在100 μmol/L和5 μmol/L,Mg2+在100 μmol/L时,可以提高菌株对菲的降解能力,而Cu2+随着浓度的增加,能够抑制菌株对菲的降解。研究结果有助于该菌应用于多环芳烃降解的生物技术中,以提高菌株对菲等多环芳烃的降解能力。