共代谢条件下荧蒽降解菌的差异蛋白质组学分析

以课题组筛选出的多环芳烃高效降解菌--蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)DQ01菌株为研究对象,以荧蒽为目标污染物,以牛肉膏蛋白胨培养基(LB培养基)为共代谢基质,基于同位素相对和绝对定量技术(iTRAQ)比较细菌在无机盐培养基(MSM培养基)和MSM-LB培养环境中降解荧蒽的全蛋白表达水平,旨在揭示蜡样芽孢杆菌在共代谢过程中分子代谢水平上的变化.结果共检测到64个差异表达蛋白质,其中上调表达的蛋白质有28个,下调表达的蛋白质36个.鉴定到差异蛋白的功能集中在代谢、应激反应、信息传递和调控等方面,同时对比KEGG通路富集分析的结果,也显示细菌有关能量代谢和信息传递、调控的通路产生的变化.比较细菌在是否处于共代谢下的差异蛋白表达,推测细菌在降解多环芳烃过程中的关键环节是小分子代谢和适应外界环境的通路.     

红球菌跨膜运输荧蒽的差异膜蛋白分析

提取不同时间荧蒽诱导下红球菌BAP-1分泌的膜蛋白,利用同位素标记相对和绝对定量技术（iTRAQ技术）结合液相二级质谱对差异膜蛋白进行聚类以及生物信息学分析.旨在从蛋白质层面上研究红球菌BAP-1跨膜运输荧蒽过程中起关键作用的膜蛋白种类及其作用机制.结果共鉴定到172个差异膜蛋白.通过差异膜蛋白的COG和GO功能分析,发现荧蒽的加入主要影响了红球菌BAP-1细胞膜上与能量、转运相关的膜蛋白.ABC转运蛋白和TonB依赖转运蛋白作为微生物主要的载体蛋白对BAP-1跨膜运输荧蒽起到了重要作用.过氧化氢酶和超氧化物歧化酶在第6d有一个显著上调,作为抗氧化防御机制来保护微生物.各种膜蛋白在不同阶段发挥着各自作用,这些蛋白共同组成蛋白互作网络调控红球菌BAP-1的跨膜运输过程.     

真菌对磺胺二甲氧嘧啶降解过程的转录组分析及差异表达基因的功能分析

采用黄孢原毛平革菌降解磺胺二甲氧嘧啶（SDM）,4 d后SDM的去除率达74%,降解速率达3.24 mg·L^-1·d^-1.采用Illumina高通量测序平台对降解SDM后的菌株与对照组菌株进行测序,通过GO和KEGG富集分析,得到的差异表达基因能显著富集到与降解相关的“氧化还原酶活性”途径,及与应激反应有关的“ABC转运体”路径.通过对高表达高上调的差异表达基因的筛选与分析,得到了耐受和降解SDM的功能基因.水通道蛋白、ABC转运蛋白及甲基转运酶基因等在黄孢原毛平革菌对环境的耐受中起到重要的作用.乙醇氧化酶、细胞色素P450和糖苷水解酶等在黄孢原毛平革菌对SDM的降解中起着关键的作用.本文从转录组水平分析了SDM的降解机制,为黄孢原毛平革菌在环境修复中的应用提供一定的参考.     

外加碳源对红球菌IcdP1降解荧蒽的特性研究

从受多环芳烃(PAHs)污染的河道底泥中筛选分离、纯化得到一株荧蒽降解菌,经形貌分析和16S r DNA序列分析后确定该菌株为红球菌属Rhodococcus sp.,命名为Icd P1。之后对该菌株降解荧蒽性能进行了系统研究。结果表明,当荧蒽浓度为50 mg/L时,Icd P1在培养42 d后对荧蒽降解率可到达31.69%。投加"蒽-菲"混合物、葡萄糖、麦芽糖、腐殖酸(HA)等外加碳源可以不同程度强化Icd P1降解荧蒽的能力,其中投加葡萄糖对红球菌降解荧蒽的强化效果最好,且荧蒽去除率和红球菌生物量之间的线性相关关系最好,说明葡萄糖最适合作为该红球菌降解荧蒽的共代谢基质。动力学分析表明,无论是否添加葡萄糖作为外加碳源,红球菌Icd P1对荧蒽的降解都符合一级动力学降解模型,但葡萄糖的加入大大提高了Icd P1菌对荧蒽的降解速率。     

高分子量多环芳烃降解菌LD29的筛选及降解特性研究

采用硅油-水双液相富集体系,以蒽为富集碳源,从原油污染土壤富集分离多环芳烃降解菌,分离出1株能降解菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]芘的细菌,经形态特征、生理生化和16S rDNA鉴定为矢野口鞘氨醇菌(Sphingobium yanoikuyae),编号为LD29.采用高效液相色谱(HPLC)对LD29在无机盐培养基中对PA...     

五氯苯酚对污泥性能和功能基因表达水平的影响

氯酚废水是一类广泛存在于环境的典型工业废水,具有显著的生态毒性,为探讨废水中氯酚类化合物对污泥性能和功能基因表达水平的影响,采用HRT（水力停留时间）为8 h、SBR（间歇曝气的序批式生物反应器）处理进水浓度为2 mg/L的PCP（五氯苯酚）废水,并与处理不含PCP的废水作对比分析,探讨PCP对污染物去除和微生物菌群的影响,并分析PCP诱导下污泥中Pseudomonas功能基因的表达水平.结果表明:①1~90 d,进水浓度为2 mg/L的PCP严重抑制污泥活性,出水ρ（COD_Cr）超过100 mg/L,PCP降解去除缓慢,而对照组出水ρ（COD_Cr）在31.6 mg/L左右波动.90 d后,降解PCP的优势菌群富集,水相、泥相PCP被降解去除,但PCP的毒性作用使其出水ρ（COD_Cr）仍高于对照组.②经PCP长期驯化污泥富集的优势菌属为Chondromyces、Ignavibacterium、Thauera、Pseudoxanthomonas、Bosea、Achromobacter、Comamonas和Salimesophilobacter,均归属于变形菌门和厚壁菌门,在降解氯酚类污染物方面起着重要作用.③当处理PCP的SBR处于稳定运行阶段时,SBR运行周期末污泥中降解PCP的菌属Pseudomonas调控ATP水解酶（ATPase）、过氧化氢酶（CAT）和细胞色素p450（CYP450）的功能基因表达被激活,而调控超氧化物歧化酶（SODb）、氨单加氧酶（AM）、脱氯水解酶（HDLH）和甘油三磷酸脱氢酶（GAPDH）的功能基因表达被抑制,即活性污泥中微生物调控不同基因的表达受进水PCP的抑制或激活.研究显示:进水PCP诱导SBR富集的优势菌属可实现废水中PCP的去除,起到削减废水毒性的作用;通过分析不同优势菌属的相关功能基因表达,可加强对不同微生物降解污染物机理的认识.      

蒽降解菌烟曲霉A10的分离及降解性能研究

从污染环境中筛选出1株蒽降解菌A10,经鉴定为烟曲霉（Aspergillus fumigatus）,其对蒽的降解率随时间的延长逐渐升高,在12～84 h,蒽降解率增长速率较快;此后降解率的增加趋于平缓,最终（168 h）能够达到83%左右.当无机盐培养液中蒽初始浓度为10 mg/L,A10投菌量为50 g/L（以湿重计）,菌龄为36 h时, 5 d内蒽降解率为79.37%.蒽浓度对菌发挥降解作用有较大影响,浓度为5 mg/L时,降解率最高,达92.17%.培养液初始pH为5.0～7.5时,降解率维持在60%左右;温度为30℃、氧气量为4.30 mg/L时蒽降解效果较好.一定量的营养盐的添加能在一定程度上促进蒽的降解.共代谢底物乳糖的添加,能使蒽的降解率提高37.15%.对蒽降解过程的初步研究表明,菌株A10对蒽的降解是一个胞外吸附/胞内降解的动态变化过程.红外光谱分析显示,在微生物作用下,蒽的结构发生改变,生成了含有1～2个苯环的芳香酸、芳香酮、芳香醛和饱和碳氢化合物等一系列降解产物.     

基于转录组分析外源H2S对拟南芥芥子油苷生物合成的影响

外源硫化氢(H₂S)喷施拟南芥幼苗后,利用高通量测序技术对植株地上组织进行转录组测序,分析差异表达基因的生物学功能和代谢通路,探究H₂S对芥子油苷生物合成的调控作用.结果表明,100μmol/L H₂S处理3d后,拟南芥植株共有3160个基因差异表达,涉及细胞代谢、结合、催化、转录调控、物质转运、信号转导等过程.通过KEGG富集分析发现,差异表达基因在多个初生代谢和次生代谢通路显著富集,其中芥子油苷生物合成途径中9个基因差异表达(8个上调和1个下调),均为参与脂肪族芥子油苷合成的关键酶基因,而吲哚族芥子油苷合成相关基因表达无明显改变.同时,硫代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、谷胱甘肽代谢途径中多个基因上调表达,说明外源H₂S可增强体内硫相关代谢活动,进而促进植物体内脂肪族芥子油苷的合成.转录因子差异表达分析显示,正向调控脂肪族芥子油苷合成的MYB29基因表达上调,而抑制其合成的MYB51基因表达水平降低,说明H₂S可通过调控MYB转录因子的表达来调节植物体内脂肪族芥子油苷的合成.对...     

一株降解荧蒽的铜绿假单胞菌的筛选鉴定及其特性

荧蒽是一种疏水性极强的高分子量多环芳烃,在环境中能持久存在且难以被微生物降解.本研究从石油污染土壤中分离获得一株能够以荧蒽为唯一碳源和能源而生长良好的菌株,命名为DN1.通过形态观察、生理生化特性鉴定及16S rRNA gene同源序列分析,鉴定其为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa).研究发现,菌株DN1的最适生长温度为34~37℃,最适p H为5.5~7.5,并具有良好的产鼠李糖脂能力,摇瓶培养7 d内最高产量可达22.90 g·L-1.DN1这一特性有利于荧蒽乳化进而促使其生物降解,0.50 g·L-1荧蒽14 d内的降解率达到90.2%.酶活检测显示,邻苯二酚1,2-双加氧酶活性显著高于邻苯二酚2,3-双加氧酶活性,表明其在荧蒽生物降解中起主导作用.     

红球菌BAP-1对荧蒽的跨膜运输过程

利用同位素示踪法对红球菌BAP-1跨膜运输¹⁴C-荧蒽的过程进行了研究.结果表明在有ATP抑制剂NaN₃的存在下,红球菌BAP-1细胞膜内所结合的¹⁴C-荧蒽含量几乎无变化.结合对微生物体内包涵体的观察,说明当有ATP抑制剂存在的情况下,荧蒽无法通过细胞膜进入到微生物的体内.这表明若是荧蒽无法通过跨膜运输进入到红球菌细胞内,就不能得到有效的生物降解.在不同的底物浓度条件下,微生物对¹⁴C-荧蒽的跨膜运输过程是主动运输过程;在一定底物浓度条件下,菌体膜结合污染物的量会在一定的条件下达到饱和.结合米氏方程分析了红球菌BAP-1对¹⁴C-荧蒽的跨膜运输动力学过程,结果表明底物¹⁴C-荧蒽与微生物之间一直保持较高的亲和力,较高的亲和体系有助于跨膜运输过程的顺利进行.     

基于iTraq技术的加拿大一枝黄花提取物作用下铜绿微囊藻细胞差异表达蛋白

为研究加拿大一枝黄花提取物对藻类生长抑制作用的分子机理,应用iTraq技术结合LC-MS-MS,分析了铜绿微囊藻细胞蛋白质的差异表达.共鉴定出261种差异蛋白(变化倍数31.5),其中表达上调的220种,表达下调的41种. GO功能分类显示,加拿大一枝黄花提取物通过影响细胞代谢过程、蛋白质催化和结合功能等方式抑制藻细胞生长.KEGG通路分析表明,通路大类中富集程度位于前3位的均是代谢通路,包括能量代谢、碳水化合物代谢和氨基酸代谢,通路中富集程度最高的是糖酵解/糖异生通路.本研究发现了加拿大一枝黄花提取物对藻细胞生长抑制作用的分子靶点,为从分子层面阐明其抑藻作用提供参考,也为研究植物化感物质的抑藻机理提供了新方法.     

基于转录组分析不同食物水平对海月水母水螅体无性繁殖的影响

为研究食物水平对海月水母螅状体无性繁殖能力及转录水平调控的影响,本文对不同食物水平培养下（F1组:25个卤虫/组/2天;F2组:250个卤虫/组/2天;F3组:1000个卤虫/组/2天）海月水母螅状体进行转录组分析,筛选差异表达基因,研究差异基因的富集通路,探讨了海月水母繁殖策略的分子机制。结果表明,15 ℃下匍匐茎出芽生殖是海月水母最主要的无性繁殖方式。食物水平越高,螅状体产生的子代个体（螅状体及碟状体）数量越多。转录组分析结果显示,F1组与F2组相比共有331个基因的表达水平呈显著性差异;F3组与F2组相比共有168个基因呈显著性差异。差异基因主要富集到两条与细胞生长、增殖、分化等相关的信号通路,分别为丝裂原活化蛋白激酶信号通路（mitogen-activated protein kinase, MAPK）和细胞周期信号通路（cell cycle）。随着食物水平升高,上述两条信号通路所涉及差异基因的表达对于海月水母无性繁殖均有促进作用。本研究结果有助于进一步认识海月水母无性繁殖的分子机制,为海月水母暴发的机理研究提供参考。     

Isolation of marine benzo[a]pyrene-degrading Ochrobactrum sp. BAP5 and proteins characterization

A bacterial strain BAP5 with a relatively high degradation ability of benzo[a]pyrene (BaP) was isolated from marine sediments of Xiamen Western Sea, China and identified as Ochrobactrum sp. according to 16S rRNA gene sequence as well as Biolog microbial identification system. Strain BAP5 could grow in mineral salt medium with 50 mg/L of BaP and degrade about 20% BaP after 30 d of incubation. Ochrobactrum sp. BAP5 was able to utilize other polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) (such as phenanthrene, pyrene and fluoranthene) as the sole carbon source and energy source, suggesting its potential application in PAHs bioremediation. The profile of total soluble protein from Ochrobactrum sp. BAP5 was also investigated. Some over- and special-expressed proteins of strain BAP5 when incubated with the presence of BaP were detected by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, and found to be related with PAHs metabolism, DNA translation, and energy production based on peptide fingerprint analysis through matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry.     

Intranasal administration of tetrabromobisphenol A bis(2-hydroxyethyl ether) induces neurobehavioral changes in neonatal Sprague Dawley rats

Tetrabromobisphenol A (TBBPA) and its derivatives are now being highly concerned due to their emerging environmental occurrence and deleterious effects on non-target organisms. Considering the potential neurotoxicity of TBBPA derivatives which has been demonstrated in vitro, what could happen in vivo is worthy of being studied. Tetrabromobisphenol A bis(2-hydroxyethyl ether) (TBBPA-BHEE), a representative TBBPA derivative, was selected for a 21-day exposure experiment on neonatal Sprague Dawley (SD) rats through intranasal administration. The neurobehavioral, histopathological changes, and differentially expressed genes based on RNA microarray were investigated to evaluate the neurological effects of this chemical. The results indicated that TBBPA-BHEE exposure significantly compromised the motor co-ordination performance and the locomotor activities (p < 0.05). The neurobehavioral phenotype could be attributed to the obvious histopathological changes in both cerebrum and cerebellum, such as neural cell swelling, microglial activation and proliferation. A total of 911 genes were up-regulated, whereas 433 genes were down-regulated. Gene set enrichment analysis showed multiple signaling pathways, including ubiquitin-mediated proteolysis and wingless-int (Wnt) signaling pathway etc. were involved due to TBBPA-BHEE exposure. The gene ontology enrichment analysis showed the basic cellular function and the neurological processes like synaptic transmission were influenced. The toxicological effects of TBBPA-BHEE observed in this study suggested the potential neuronal threaten from unintended exposure, which would be of great value in the biosafety evaluation of TBBPA derivatives.     

Isolation of marine benzo[a]pyrene-degrading Ochrobactrum sp. BAP5 and proteins characterization

A bacterial strain BAP5 with a relatively high degradation ability of benzo[a]pyrene (BaP) was isolated from marine sediments of Xiamen Western Sea, China and identified as Ochrobactrum sp. according to 16S rRNA gene sequence as well as Biolog microbial identification system. Strain BAP5 could grow in mineral salt medium with 50 mg/L of BaP and degrade about 20% BaP after 30 d of incubation. Ochrobactrum sp. BAP5 was able to utilize other polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) (such as phenanthrene, pyrene and fluoranthene) as the sole carbon source and energy source, suggesting its potential application in PAHs bioremediation. The profile of total soluble protein from Ochrobactrum sp. BAP5 was also investigated. Some over- and special-expressed proteins of strain BAP5 when incubated with the presence of BaP were detected by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, and found to be related with PAHs metabolism, DNA translation, and energy production based on peptide fingerprint analysis through matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry.     

恶臭假单胞菌好氧降解高氯联苯的蛋白质组分析

利用固相pH梯度双向凝胶电泳分离恶臭假单胞菌以葡萄糖和Aroclor1260作为营养基质生长的菌株总蛋白,凝胶经银蓝显色后,采用PDQuest图像分析软件比较、分析识别差异表达蛋白,应用MOLDI-TOF-MS得到相应的肽质量指纹图谱,然后搜索数据库鉴定部分差异蛋白点.结果表明,获得了分辨率较高、重复性较好的不同营养基质条件下菌株蛋白的双向凝胶电泳图谱,比较分析共发现80个差异蛋白点,成功鉴定14个差异表达蛋白,包括应激应答蛋白、蛋白质生物合成、运载体和代谢相关酶类.提示与葡萄糖作为生长基质相比,菌体以多氯联苯作为碳源和能源生长时,产生应激,通过增强应激响应蛋白、蛋白质生物合成相关蛋白和相关代谢酶类的表达使细胞在胁迫条件下维持自身的稳定性与生长代谢.