尼古丁降解微生物的研究进展及潜在价值

综述了尼古丁降解菌的研究进展,认为目前最为深入的尼古丁降解菌株主要有假单胞菌属、节杆菌属、苍白杆菌属这几类.研究方向集中在尼古丁的代谢机理及其应用,已发现的微生物降解尼古丁的代谢途径主要有三个:吡啶途径、吡咯途径、脱甲基途径.而且代谢过程中产生的中间产物具有很高的再利用价值,可作为工业合成的前体物质.     

吡啶降解菌的筛选及作用机理研究

煤中有机氮主要以吡啶、吡咯结构形式存在。为了探索微生物对煤中有机氮的脱除效果,采用平板固体筛选和液体筛选相结合的方法,以模型化合物吡啶作为氮源对降解菌进行筛选,得到吡啶降解能力较高的JH-2菌株。通过分析影响菌种降解能力的因素,如培养基种类、接种量、pH值及温度等,获得JH-2菌株降解吡啶的最佳实验条件：以葡萄糖为碳源,温度35～40℃,pH值为7。在此条件下,吡啶降解率可达到40．9％。对JH-2菌株降解吡啶机理的初步研究表明,吡啶中的氮在降解酶的作用下转化为NH4^＋离子,并作为微生物生长代谢过程中的氮源被消耗利用。     

骆驼消化道中吡啶降解菌的分离筛选

以吡啶为唯一碳源、氮源,采用吡啶质量浓度每代递增(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5g/L)的5代富集培养方法,从3头骆驼消化道分离筛选吡啶降解菌株,并通过气相色谱-质谱联用仪检测高效降解菌株对吡啶的降解能力.实验结果显示:实验共获得3个属22株吡啶降解菌,其中瘤胃7株,归属为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)和产碱菌属(Alcaligenes sp.);肠道15株,归属为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、芽孢杆菌属和产碱菌属.筛选获得的菌株都可以较好地降解吡啶,其中1株产碱菌(KF641851)经96h,1株芽孢杆菌(KF641839)经108h能够将吡啶(0.4g/L)完全降解.研究显示骆驼消化道在有氧条件下可培养降解吡啶微生物种类不丰富,肠道菌种类和数量较瘤胃多,其优势降解菌归属为产碱菌属.研究提示骆驼消化道可能蕴藏着可降解吡啶的微生物,本研究可为研究动物消化道微生物降解有毒有害物质以及动物源微生物在生物治理中的应用提供依据.     

一株3,5,6-三氯-2-吡啶酚降解菌Delftia sp. DFT的分离鉴定及降解途径研究

微生物降解是消除农药残留物3,5,6-三氯-2-吡啶酚(TCP)的有效方法,但其降解机制并不清楚。为探究TCP完整的代谢途径和降解机制。采用富集分离法从农田土壤中分离了一株TCP降解细菌,并分别通过高效液相色谱和液相色谱-质谱(LC-MS)技术检测了菌株的降解性能,并鉴定了其代谢产物。该菌株为Delftia sp. DFT菌,它能在48 h内对50 mg/L的TCP降解率达34.28%,同时也能降解3,5-二氯-2-吡啶醇、6-氯-2-吡啶醇和2-羟基吡啶等其他氯代吡啶类化合物。在降解TCP过程中,共鉴定了12种不同的TCP代谢产物。初步推测水解-氧化脱氯途径、还原脱氯途径、反硝化及烷基化途径可能共同参与了菌株DFT对TCP的降解。据文献调研,这是首次在Delftia sp.菌中发现有四种可能的TCP代谢途径的报道,这为纯培养物中的TCP降解机制研究提供了参考信息。     

尼古丁生物降解产物中烟碱型乙酰胆碱受体α7亚型靶向化合物的虚拟筛选

在以微生物降解尼古丁的代谢途径中,已被分离出多种与尼古丁结构类似的中间产物.烟碱型乙酰胆碱受体α7亚型(α7-n AChR)是阿尔茨海默病和多种炎症药物研发的重要靶点,而尼古丁是与其特异性结合的天然配体.计算机虚拟筛选技术是现代新药研发的一种重要方法.采用尼古丁降解产物及其结构相似物与α7-n AChR进行活性位点对接及分子计算,探寻是否可以从尼古丁的降解产物中寻找出新型以α7-n AChR为靶点的小分子治疗药物.选用9个尼古丁代谢的中间产物和与其结构相似的78个化合物为筛选对象.计算结果显示:9个尼古丁代谢中间产物与α7-n AChR的结合能量在-5.7 kcal/mol~-6.7 kcal/mol之间,3个结构相似化合物与α7-n AChR的结合能量约为-8.0 kcal/mol.这些化合物均可以与α7-n AChR的活性区域进行结合,其结合能与其天然配体接近或更好.筛选的结果为此类化合物的下一步的药理学研究提供了参考.     

焦化废水中难降解有机污染物降解特性

利用瓦氏呼吸仪测定微生物耗氧量的方法，研究了焦化废水及其中的难降解有机污染物吡啶、苯、间苯二酚和氯苯的降解特性。结果表明，pH值为7．2时，焦化废水降解率最高；当浓度小于40mg／L时，吡啶和苯可以部分被降解，浓度大于60mg／L时微生物呼吸作用明显地被抑制；污泥驯化有利于有机污染物降解速率的提高。     

多环芳烃和杂环化合物生物降解性能研究

采用瓦呼仪测试法,以处理焦化废水曝气污泥作为接种污泥,研究了吡啶,喹啉与其同系物甲基吡啶、异喹啉,以及它们与非同系物如联苯、咔唑等在与苯酚混合三基质条件下对各种物质生物降解性能的影响。研究表明,吡啶与甲基吡啶,喹啉与异喹啉之间联合效果为相加作用。吡啶与咔唑或联苯共存时表现为协同作用,加剧对微生物的抑制作用。吡啶与喹啉,联苯与咪唑共存时,吡啶、联苯对微生物抑制作用解除并少量降解。     

湄洲湾天然菌群对石油烃的降解作用

从湄洲湾海域内湾及中湾的３个不同站位采集水样,测定它们对大庆原油的自然降解率,结果表明,营养盐及原油的初始浓度对降解作用有很大的影响,将采集的水样经富集培养后,分离、纯化、挑选出３８个能在以原油为唯一碳源的平板上生长的菌落,经鉴定这些菌株多数为革兰氏阴性菌,从微生物细胞的表面结构及其与界面的作用分析海洋烃降解菌革兰氏阴性菌占优势的原因。     

复合污染地下水中磺胺类降解菌对氮细菌作用的影响

针对我国农业区地下水三氮(NH⁺₄ N,NO^-₂ N,NO^-₃-N)复合抗生素的污染问题, 通过实验模拟研究其微生物修复过程中磺胺类降解菌对氮细菌降解三氮的作用效果. 结果表明： 磺胺类降解菌可促进NH⁺₄-N和NO^-₂-N降解, 并抑制氮细菌生长及NO^-₃-N降解; 磺胺类降解菌为杆菌, 属于革兰氏阳性菌, 氮细菌为球菌和杆菌, 属于革兰氏阴性菌. 即磺胺类降解菌可促进硝化作用, 抑制反硝化作用.     

东北梅花鹿肠道纤维素降解微生物的分离筛选

食草动物依赖胃肠道微生物分解利用天然木质纤维素物质。为获得高效纤维素降解菌，本文将东北梅花鹿粪便样品，经过研磨，重悬于羧甲基纤维素钠（CMC-Na）作为唯一碳源的富集培养基中，进行富集培养和筛选，用革兰氏碘液染色显示纤维素水解圈，通过纤维素水解圈直径（D）和菌落直径（d）比值，初步判断纤维素降解菌降解纤维素能力．筛选出106株纤维素降解微生物，包括72株细菌、22株真菌和12株放线菌．细菌16S rDNA和真菌ITS序列测序结果显示，这些纤维素降解菌主要集中分布于变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和子囊菌门（Ascomycota）．本文提供了一种快速有效的反刍动物肠道纤维素降解微生物的筛选方法，为东北梅花鹿肠道微生物高通量测序结果提供实验数据支持．