工程菌及其固定化细胞对有机磷农药的降解

将抗性库蚊解毒酶酯酶B1基因片段引入融合表达载体pThioHisA中,转化入大肠杆菌DH5α,在IPTG诱导下,经过8h,酯酶B1在大肠杆菌中获得融合高效表达。重组质粒pThioHisA-B1表达的酯酶融合蛋白具有较高的酯酶B1活性,能高效降解酯酶的特异性底物α-乙酸萘酯(α-NA)和β-乙酸萘酯(β-NA),将工程菌固定化后,固定化细胞在3h内对1000mg/L的甲基对硫磷降解率>65%。     

工程菌及其固定化细胞对有机磷农药的降解

用抗性库蚊酯酶基因,引入原核表达载体pRL439,转化大肠杆菌HB101细胞,获得表达.通过酶切、Southern杂交鉴定重组质粒.研究了重组菌酯酶的活性,重组质粒pRL-B1表达的酯酶具有高酶活并能高效降解酯酶的特异性底物a-乙酸萘酯(a-NA)和β-乙酸萘酯(β-NA);经对重组菌进行细胞固定化后降解有机磷农药对硫磷(1605),反应时间短,降解效率高.     

高效工程菌的构建及其降解有机农药的研究进展

综述了目前环境治理保护中构建高效工程菌常用的质粒转移、原生质体融合和基因重组等方法。介绍了工程菌在处理有机农药污染方面的降解性能及其固定化研究,并简要阐述了工程菌改造及应用方面所存在的问题及未来的研究展望。     

转解毒酶基因工程菌的解毒作用研究

用已构建的可降解有机磷酸酯等杀虫药剂的转解毒酶基因工程菌,测定了对特异性底物--乙酸萘酯---NA-和--乙酸萘酯---NA-的分解作用,证明该工程菌高效地表达了解毒酶基因.将该工程菌细胞固定化后,通过对--NA和--NA的降解实验,测定了固定化细胞的酶活.用固定化细胞降解有机氯酸酯类的三氯杀虫酯-7504-、拟除虫菊酯类的溴氰菊酯和有机磷酸酯类的毒死蜱,结果表明,固定化细胞对该3类杀虫剂均具有一定的降解效果.用转解毒酶基因工程菌喂有机磷中毒的鸡,表明该转解毒酶基因工程菌对有机磷中毒的鸡,无论是急性中毒还是慢性中毒都有较明显的解毒作用.     

基因工程菌强化芳香化合物的处理工艺

分别固定克隆有甲苯加双氧酶基因的工程菌和筛选出的野生菌株,串联两种固定化细胞反应器,研究以基因工程菌突破关键步骤的限制,筛选菌株辅助完成彻底降解芳香类污染物复合工艺可行性和强化效果.克隆有苯降解过程中的关键基因——甲苯加双氧酶的基因工程菌E. coli. JM109(pKST11)对苯具有较高的降解效率和降解速度,应用于固定化细胞反应器中效果突出.在较短的水力停留时间内,可以将1500mg/L苯降解70%,降解速度为1.11mg/(Ls),延长水力停留时间,可以使去除率达到95%以上.该反应器对高浓度的苯具有突出的处理效果.同时所得到的产物为环己二烯双醇,可以被野生非高效菌W3快速利用.     

生物技术在持久性污染物生物修复中的研究进展

生物技术是21世纪的主导技术,其在环境工程中的应用日趋重要。生物修复是解决持久性污染物(POPs)最具潜力的手段。文章概述了近几年研究者通过生物技术构建POPs降解工程菌及固定化降解酶在持久性污染物生物修复的应用研究;总结了经生物技术改造的工程菌和固定化酶未能进入实际应用的障碍所在;针对持久性污染物生物修复,提出了一些进一步完善工程菌和固定化酶的见解。     

呋喃丹降解菌AEBL3的筛选及特性研究

采用富集培养方法,从长期受农药污染的土壤中分离得到一株能高效降解氨基甲酸酯类农药呋喃丹的菌株,命名为AEBL3,并对其生理生化特性进行了测定。结果表明,该菌株属于假单胞杆菌,正交试验得出该菌株的最适培养条件为:温度32℃,pH6.0,纱布3层,摇床转速250 r/min。该菌对呋喃丹的120h降解率可以达到96.2％,并还能利用其它氨基甲酸酯类农药(涕灭威和灭多威等)作为惟一的氮源生长。质粒消除实验证明,该菌的呋喃丹降解酶基因不位于质粒上。     

呋喃丹降解AEBL3的筛选及特性研究

采用富集培养方法,从长期受农药污染的土壤中分离得到一株能高效降解氨基甲酸酯类农药呋喃丹的菌株,命名为AEBL3,并对其生理生化特性进行了测定.结果表明,该菌株属于假单胞杆菌,正交试验得出该菌株的最适培养条件为温度32℃,pH6.0,纱布3层,摇床转速250 r/min.该菌对呋喃丹的120h降解率可以达到96.2%,并还能利用其它氨基甲酸酯类农药(涕灭威和灭多威等)作为惟一的氮源生长.质粒消除实验证明,该菌的呋喃丹降解酶基因不位于质粒上.     

遗传稳定型六六六、甲基对硫磷降解基因工程菌的构建及特性研究

通过转座子介导同源重组的方法,将甲基对硫磷水解酶基因mpd导入到六六六降解菌BHC-A的染色体上, 构建了能同时降解六六六和甲基对硫磷的基因工程菌BHC-A-mpd. 对其生长特性和降解特性的研究表明, 工程菌在LB培养基中的生长特性与原始菌株没有差别, 生长至对数期A600nm值都可达到2.5;对六六六的降解特性和原始菌株相同, 可在10h内将5mg/L的六六六完全降解. mpd基因在BHC-A-mpd中稳定表达,BHC-A-mpd可以降解多种有机磷类农药.该基因工程菌的构建为六六六和甲基对硫磷复合污染环境的生物修复奠定了基础.     

有机磷农药微生物降解的研究进展

有机磷农药大量使用带来的污染问题越来越受到人们的关注,大量研究表明微生物对有机磷农药的降解是行之有效的.介绍了降解有机磷农药的微生物种类,微生物降解有机磷农药的机理,基因工程菌的构建,及固定化技术在有机磷农药降解方面的应用等内容,并对今后微生物降解有机磷农药的前景进行了展望.     

农药降解质粒向根瘤菌的转移

研究了细菌农药降解质粒P~(JP4)向根瘤菌的转移以及农药降解质粒引入根瘤菌后,对其共生性、固氮能力和根瘤结构的影响。结果表明,三种根瘤菌受体均接受了农药2,4-D降解质粒P~(JP4)。转移频率在4.0×10~(-6)—6.4×10~(-6)之间。其中一个受体菌株在灭菌土壤中接受该质粒,其转移频率为5.1×10~(-7)。接受了农药降解质粒的接合子保持了根瘤菌的共生性状、乙炔还原活性,所形成的根瘤结构与亲本株没有明显差别。从根瘤中分离的接合子仍保持了质粒P~(JP4)。     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

聚磷激酶基因在假单胞菌中的整合和表达

为了构建高效除磷的微生物,将来源于大肠杆菌的聚磷激酶基因(ppk)插入广宿主载体pBBR1MCS-2多克隆位点区,得到质粒pBBR1MCS-2-ppk.以该质粒为模板,通过PCR扩增出携带有载体启动子和终止子序列的ppk基因,插入自杀型质粒pUTmini-Tn5中得到重组质粒pUTmini-Tn5-ppk.pUTmini-Tn5-ppk经三亲接合作用进入Pseudomonas putidaKT2440,同时mini-Tn5通过转座作用将ppk整合到宿主菌株的染色体DNA中,获得基因工程菌Pseudomonas putidaKT2440-PPK,用于表达ppk.RT-PCR结果显示,ppk基因在KT2440-PPK中得到较高量的表达,而在原始菌株KT2440中表达微弱.人工模拟污水实验结果表明,接种1 h时KT2440-PPK中聚磷含量达到最大,为3.05 mg/g,约是对照菌株KT2440的15倍.测定模拟污水中磷酸盐的含量表明,KT2440-PPK可以去除该模拟污水中90%以上的磷酸盐.     

Effects of metal ions on the catalytic degradation of dicofol by cellulase

A new technique whereby cellulase immobilized on aminated silica was applied to catalyze the degradation of dicofol, an organochlorine pesticide. In order to evaluate the performance of free and immobilized cellulase, experiments were carried out to measure the degradation efficiency. The Michaelis constant, K_m, of the reaction catalyzed by immobilized cellulase was 9.16 mg/L, and the maximum reaction rate, V_max, was 0.40 mg/L/min, while that of free cellulase was K_m = 8.18 mg/L, and V_max = 0.79 mg/L/min, respectively. The kinetic constants of catalytic degradation were calculated to estimate substrate affinity. Considering that metal ions may affect enzyme activity, the effects of different metal ions on the catalytic degradation efficiency were explored. The results showed that the substrate affinity decreased after immobilization. Monovalent metal ions had no effect on the reaction, while divalent metal ions had either positive or inhibitory effects, including activation by Mn^2 +, reversible competition with Cd^2 +, and irreversible inhibition by Pb^2 +. Ca^2 + promoted the catalytic degradation of dicofol at low concentrations, but inhibited it at high concentrations. Compared with free cellulase, immobilized cellulase was affected less by metal ions. This work provided a basis for further studies on the co-occurrence of endocrine-disrupting chemicals and heavy metal ions in the environment.     

用于废水处理系统中目标酵母动态解析的绿色荧光蛋白基因质粒构建

绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)可用于研究复合微生物体系中特定目标功能菌的特性及动态变化,本研究为确立用于解析酵母细胞在混合酵母废水处理系统中的动态特性的GFP技术体系奠定了基础.将gfp基因克隆到酵母载体pACT-URA3中,再用构建的重组质粒转化宿主菌大肠杆菌(Escherichia coli JMl09),扩增得到含gfp的重组质粒,荧光显微镜照片显示gfp基因在大肠杆菌内得到了表达,但表达程度不高;电泳图谱及聚合酶链反应结果表明,含gfp基因的质粒不是以游离的形式存在,而可能是以某种特殊的形式和细胞染色体发生了相互作用.     

质粒pJP4水平转移介导生物膜系统强化降解2,4-D效应

以携带质粒pJP4[其上含编码2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)降解功能的基因簇(tfd)]的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443::gfp2x(pJP4::dsRed)为供体菌,以生物膜系统为对象,通过半连续流实验研究了质粒pJP4水平转移介导基因强化降解2,4-D效应,考察了目标基因在系统中存在状况及基因强化对系统菌群结构的影响.结果表明,以2,4-D(初始浓度为170 mg/L±10 mg/L)为唯一碳源,向生物膜系统加入携pJP4质粒的基因工程菌对2,4-D的降解具有促进作用,运行初期,促进作用较弱,随着半连续流反应的进行,促进作用显著增强,基因强化系统较对照系统对2,4-D的平均降解速率之差达13.3 mg/(L.h).通过对基因强化系统功能基因片段tfdB基因及报告基因gfp的跟踪检测,证实了在pJP4质粒介导下生物膜系统基因水平转移的发生.PCR-DGGE结果表明基因强化的生物膜系统较对照系统在受到2,4-D冲击条件下保持了相对更加稳定的菌群结构.     

不同系统pJP4质粒介导基因强化降解2,4-D效应研究

以携带pJP4质粒的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443∷gfp2x(pJP4∷dsRed)为供体菌,考察了pJP4质粒在4种纯菌中的转移效应;并分别针对活性污泥、生物膜、颗粒污泥和河流沉积物系统,通过实验室小试实验考察了该基因工程菌对不同系统目标污染物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的强化降解效应.结果表明,该基因工程菌中的pJP4质粒能够以广泛的微生物细胞为受体菌发生水平转移;向活性污泥、生物膜、颗粒污泥和河流沉积物系统加入一定量的基因工程菌,对2,4-D的降解都能够产生明显的促进作用.对于活性污泥系统（2,4-D初始浓度为450 mg/L）,强化与对照系统反应143.5　h时2,4-D去除率分别为66％和54％;对于生物膜系统（2,4-D初始浓度为180　mg/L）,强化与对照系统在反应113　h时对其去除率分别为99％和61％;对于颗粒污泥系统（2,4-D初始浓度为160　mg/L）,强化系统2,4-D在62　h接近完全去除,而对照系统66　h去除率仅为26％;对于沉积物系统（2,4-D初始浓度为2　mg/L）,强化与对照系统344　h去除率分别为93％和69％.激光共聚集扫描显微（CLSM）分析揭示并证实了不同基因强化系统接合子的形成与存在.