基于计算模拟与响应面分析漆酶对己烯雌酚的降解作用

己烯雌酚（Diethylstilbestrol,DES）作为水环境中最具雌激素活性的合成化合物之一,其给生物体和环境带来的危害已经引起人们的关注.本研究首先通过分子对接与分子动力学模拟从理论上分析漆酶与DES的相互作用;其次通过实验分析其降解动力学模型及不同反应条件和介质对漆酶催化转化DES的影响;最后使用响应面分析方法优化漆酶-ABTS系统催化转化DES的最佳条件.计算结果表明,漆酶与DES的反应能够自发进行且它们之间主要存在氢键和疏水作用力.实验结果表明,反应6 h左右,50 mg·L^-1的DES的降解率达到93%以上;根据Michaelis-Menten模型得到的动力学参数K_m和V_max分别为36.18 mg·L^-1和45.98 mg·L^-1·h^-1,模型的R²为0.99.漆酶催化降解DES的最佳pH为6,最佳温度为55℃.几种介质中,ABTS对漆酶催化降解DES的作用最强.通过响应面分析发现,在pH=5.5、55.98℃、1.52 mmol·L^-1 ABTS、31.52 mg·L^-1 DES的条件下,反应0.5 h后ABTS-漆酶系统可将DES完全降解.本研究可为漆酶催化转化DES提供理论基础和实验方法.     

不同污泥在微波预处理-厌氧消化过程中抗性基因分布及菌群结构演替

城市污水厂剩余污泥是抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARG）的重要储存库,污泥处理过程中ARG的转归趋势及其与菌群结构变化的关系仍需人们深入研究.本研究考察了A²O和A²O-MBR工艺的城市污水厂剩余污泥的ARG与细菌群落结构在微波预处理-厌氧消化处理过程中的演变规律,结果表明,两种原污泥的菌群结构及携带的ARG丰度分布区别较大;虽然微波预处理不会显著改变菌群结构,但预处理-厌氧处理后的消化污泥菌群结构有显著差异;无论有/无预处理,厌氧消化过程对污泥中ARG和MGE的分布有趋同性的作用;ermF、qnrS和bla_NDM-1是厌氧消化过程中易于增殖传播的抗性基因;污泥特性中,生物量、氨氮和正磷对ARG和MGE分布的影响力最大;污泥性质对细菌群落结构、尤其是部分功能菌属变化有重要影响.本研究结果可为人们进一步了解污泥厌氧消化过程中ARG的传播与控制提供科学参考.     

典型金属离子对漆酶催化降解溴代阻燃剂四溴双酚A的影响研究

研究了自然环境、垃圾渗滤液及工业废水中广泛存在的金属离子对真菌漆酶（Trametes versicolor）酶活性以及对漆酶催化降解典型溴代阻燃剂四溴双酚A（TBBPA）的影响.金属离子包括Na⁺、K⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Al³⁺能抑制漆酶酶活性和降低TBBPA的降解转化率,抑制效应随着金属离子浓度的升高而增大;Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺则对漆酶活性和TBBPA去除率均没有显著影响.金属离子的抑制作用主要是通过干扰漆酶的电子传递过程产生的.其中,Fe²⁺和Hg²⁺的抑制效应尤为明显,而二者的抑制机制不同,Fe²⁺竞争消耗O₂,Hg²⁺则通过与漆酶结构中氨基酸络合,改变其构型从而抑制其活性.此外,通过加入介体物质2,2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS）、2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物（TEMPO）等物质能够显著提高金属离子存在下漆酶对TBBPA的去除率.     

久效磷降解菌的分离及其酶促降解特性研究

从某农药厂废水处理池的污泥中分离到1株久效磷高效降解菌株M-1,经过对其形态特征、生理生化、以及16S rDNA序列分析,该菌株初步鉴定为Paracoccus sp..M-1能以久效磷作为唯一碳源生长,24 h对100 mg·L^-1久效磷的降解效率为92.47%.久效磷降解酶定域表达试验表明该酶为胞内酶,组成表达.久效磷酶促降解的最适反应pH为8.0,最适反应温度为25 ℃;其米氏常数（K_m）为0.29 μmol·mL^-1,最大降解速率(V_max)为682.12 μmol·(min·mg)^-1.久效磷降解酶热稳定性差,碱性条件下能够保持较高降解活性.     

低密度聚乙烯微塑料对土壤中含氧多环芳烃自然衰减的影响

农田土壤中微塑料的不断积累可能会影响含氧多环芳烃（OPAHs）的自然衰减行为.通过土壤微宇宙实验,研究了质量分数为1 %和0.01 %低密度聚乙烯微塑料（LDPE）对土壤中OPAHs自然衰减的影响,并探究了细菌群落响应与OPAHs自然衰减的关联.土壤中初始ω（OPAHs）为34.6 mg·kg^-1,培养14 d时LDPE抑制了土壤中OPAHs的自然衰减,LDPE处理组ω（OPAHs）较对照组高出0.9~1.6 mg·kg^-1,抑制程度随LDPE质量分数增大而增大;28 d时3个处理组间土壤中OPAHs含量无显著差异,LDPE抑制效应消失.LDPE处理未改变OPAHs污染土壤中群落优势物种组成,但影响了部分优势物种相对丰度;使门水平上变形菌门和放线菌门等相对丰度增加;使属水平上芽孢杆菌属相对丰度下降,而小单孢菌属、鞘氨醇单胞菌属和硝化螺旋菌属相对丰度增加（为LDPE及内源物的潜在降解菌）,这4个菌属均是属水平上主导组间群落差异的主要物种.LDPE使细菌群落的α和β多样性发生了变化,但差异不显著.LDPE影响了细菌群落的功能,降低了多环芳烃降解基因的总丰度及部分降解酶丰度,抑制了多环芳烃降解菌的生长,进而干预了OPAHs自然衰减.     

零价钴活化过氧乙酸降解水中罗丹明B的研究

采用零价钴（ZVCo）活化过氧乙酸（PAA）降解水中罗丹明B（RhB）,探究了ZVCo/PAA体系中PAA的活化机理,并通过自由基淬灭实验,识别了体系中的主要活性自由基.同时,考察了溶液初始pH值、PAA浓度、ZVCo投加量及水中常见阴离子对ZVCo/PAA体系降解RhB的影响,并评估了ZVCo在活化PAA过程中的稳定性和可重复利用性.最后,研究了RhB在ZVCo/PAA体系中的降解机理.结果表明,在中性条件下, 大约98.3%的RhB可以在180 s内被ZVCo/PAA体系有效去除.在该体系中,ZVCo原位生成的Co²⁺对PAA活化起到了主要作用,有机自由基（CH₃C（O）O^?和CH₃C（O）OO^?）是该体系的主要活性物种.增加ZVCo投加量或PAA浓度可以提高RhB的降解效率,但过量的PAA对RhB的 去除有抑制作用.SO₄^2-、NO₃^-和Cl^–的存在几乎不影响ZVCo/PAA体系降解RhB,而HCO₃^-能够显著抑制RhB的去除.在重复使用4次后,ZVCo仍对PAA具有良好的活化效果,且其表面形貌和元素组成均未发生明显变化,表明ZVCo具有优异的稳定性和可重复利用性.RhB在ZVCo/PAA体系中的主要降解途径为其分子结构中共轭氧杂蒽基团的破坏.     

真菌WZ-Ⅰ对有机磷杀虫剂毒死蜱的酶促降解

从高效降解真菌镰孢霉属WZ-Ⅰ(Fusarium LK.ex Fx)中提取了降解酶,研究了该降解酶的分离条件及对毒死蜱的降解特性,研究表明,其胞内酶对毒死蜱的降解率高达60.8%,细胞碎片对毒死蜱的降解率为48%,但由(NH₄)₂SO₄沉淀提取的胞外酶液对毒死蜱的降解率仅为11.3%,经8次非诱导条件下培养提取粗酶液,酶活力损失较少,判断WZ-Ⅰ菌株的毒死蜱降解酶为胞内酶且属于组成酶.以牛血清白蛋白为标准蛋白测得粗提酶中可溶性蛋白的含量为3.36mg·mL^-1;该酶对毒死蜱的酶促降解最适pH为6.8,在pH 6.0～9.0之间都有较高的活性;最适温度为40℃,在实验温度范围(20～50℃)内该降解酶均具有较好的降解活性,但在55℃时,酶活迅速降低,降低到最高酶活力的41%.测得粗提酶中其米氏常数K_m为1.049 26mmol·L^-1,v_max为0.253 5μmol·(mg·min)^-1.研究结果表明该酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,对热和pH均具有较好的耐受力,高效降解真菌WZ-Ⅰ所产生的胞内酶对毒死蜱具有较好的降解效果.     

高效石油降解菌修复石油污染土壤与强化机制分析

利用定向驯化高效石油降解菌系对石油污染土壤进行为期120 d原位修复,考察生物强化修复效果、土壤理化性质和酶活性的变化,结合宏基因组测序及生物信息学分析揭示其强化机制.结果表明,与空白对照组(Ctrl)相比,生物修复组(Exp-BT)总石油烃降解率显著提升,增幅达81.23%; 高效石油降解菌生物强化修复期间土壤pH变化稳定,体系氧化能力提高,电导率处于适宜农业活动范围内; 脂肪酶和脱氢酶在修复期间保持较高活性; 另对初始污染土壤样本(B0)、驯化所得高效石油降解菌系样本(GZ)和生物修复后土壤样本(BT)的分析显示,门水平上变形菌门与放线菌门相对丰度增加17.1%,属水平上Nocardioides、Achromobacter、Gordonia和Rhodococcus等丰度明显上升,COG和KEGG物种与功能贡献度分析证明以上菌属对石油烃降解有重要贡献; 修复后土壤中发现高丰度的石油烃相关代谢酶及5个降解基因:alkM、tamA、rubB、ladA 和alkB,分析表明外源石油烃降解菌群的引入增强了微生物相关酶的代谢活性与相应功能基因的表达.     

氯离子活化过氧乙酸对罗丹明B的降解性能及机理研究

为解决传统H₂O₂(过氧化氢)体系对高盐特性染料废水去除效率低的问题,筛选合适的氧化剂迫在眉睫. PAA(过氧乙酸)因具备氧化还原电位较高、裂解所需键能较低、对pH适应范围更广等优点具有巨大的应用潜力. 因此,采用高浓度梯度Cl-活化PAA用于去除RhB(罗丹明B),通过对比不同体系的降解效果、控制Cl-浓度和PAA投加量等反应条件,探究Cl-/PAA体系降解RhB的催化性能及反应机理. 结果表明:①Cl-/PAA体系对RhB的氧化能力远高于Cl-/H₂O₂体系,并且RhB降解过程符合拟一级反应动力学模型,提高氧化剂PAA的投加量和催化剂Cl-的浓度、降低初始RhB浓度均有利于目标污染物的去除. ②在初始RhB浓度为10 mg/L、PAA投加量为2.0 mmol/L、Cl-浓度为400 mmol/L后续处理条件下,10 min内RhB的降解率达到96.2%. ③pH对RhB的降解影响微弱, Fe3+促进了RhB的降解,K+对降解过程轻微抑制,NO₂-、CO₃2-、HCO₃-则表现出非常显著的抑制作用,脱色率分别降低了70.8%、83.8%和90.8%,而Mn2+、SO₄2-对RhB降解无显著影响. ④RhB在超纯水、自来水及反渗透水不同水源中的降解率无明显变化,具有良好的应用前景;结合自由基捕获试验及电子自旋共振证明,Cl-/PAA体系中产生的乙酰氧基、乙酰过氧基及单线态氧是在RhB降解中起主导作用的活性物质. 研究显示,Cl-活化PAA对去除罗丹明B具有较高的催化活性,通过模拟实际废水证明Cl-/PAA是一种可行的高级氧化技术.      

苯高效降解菌群富集及其降解机理研究

微生物绿色、低耗、原位修复去除污染土壤与地下水中可降解污染物日益受到关注.本研究从江苏某农药厂苯系物污染土壤中以苯为唯一碳源富集获得苯降解菌群.在28℃、pH=8.0、添加100 mg·L^-1酵母粉条件下,该菌群在6 h内完全降解100 mg·L^-1的苯,利用Q-TOF解析出苯酚和邻苯二酚等主要代谢产物,并通过PCR扩增出苯酚单加氧酶基因（GenBank登录号：MW388722）.该菌群30 h内可完全降解30 mg·L^-1的苯、甲苯和乙苯混合物,高通量测序结果显示该菌群主要含有Cupriavidus、Arthrobacter、Dyella、Corynebacterium、Microbacterium等菌属,其中Cupriavidus为优势菌,菌群群落结构稳定且可高效降解苯,具有潜在的应用前景.     

有机农药滴滴涕和毒死蜱生物降解机制的分子模拟研究

为探索有机农药滴滴涕和毒死蜱相应降解酶的微观降解机制,用分子对接方法模拟了滴滴涕(DDT)与漆酶(laccase)、毒死蜱(chlorpyrifos)与有机磷水解酶(organophosphorus hydrolase)的相互作用,得到它们复合物结构的理论模型,根据打分函数最低原则筛选出的最佳构象打分函数分别为-103.134和-111.626,二次打分函数分别为-72.858和-80.261.并应用LPC/CSU server研究这些最佳构象的相互作用情况,结果表明,滴滴涕与漆酶之间以疏水作用数量最多,毒死蜱与有机磷水解酶以氢键和疏水作用数量最多.漆酶的Tyr224和有机磷水解酶的Arg254在催化过程中起到了重要作用.     

Prenatal diagnosis for arginase deficiency by second-trimester fetal erythrocyte arginase assay and first-trimester ARG1 mutation analysis

Hyperargininemia is a progressive neurometabolic disorder caused by deficiency of hepatic cytosolic arginase I, resulting from mutations in the ARG1 gene. We diagnosed arginase deficiency in a three-year-old male child of first-cousin Palestinian Arab parents. Prenatal diagnosis of an unaffected fetus was achieved in the second trimester of a subsequent pregnancy by cordocentesis and analysis of arginase activity in fetal erythrocytes. ARG1 mutation analysis in the proband revealed homozygosity for a deletion of 10 753 bp extending from the first intron to beyond the poly (A) site of the gene. This is the first gross deletion in the ARG1 gene to be identified and the first mutation to be described in an arginase-deficient patient of this ethnic origin. The identification of the ARG1 deletion in this family enabled first-trimester prenatal diagnosis in a subsequent pregnancy by multiplex PCR analysis performed on chorionic villous DNA. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

动物粪便施肥措施促进耐药基因在粪便-土壤-蔬菜之间的散播

耐药基因（antibiotic resistant gene,ARG）在动物粪肥施用的土壤中被越来越多地检出,已经引起了人们对公共安全的担忧,但目前关于动物粪便施肥对蔬菜内生菌中耐药基因的影响尚不清楚.因此,本研究利用高通量定量PCR技术,探讨鸡粪肥施用对土壤、苦菊根和叶片中内生细菌菌群和耐药基因谱的影响.研究结果发现,鸡粪肥的施用不仅增加了土壤和苦菊根内生菌中ARG的数量,而且增加了土壤、苦菊根和叶片中内生菌的ARG丰度.相关性分析显示,土壤菌群和苦菊内生菌中ARG谱与细菌菌群组成密切相关,主要涉及变形杆菌纲、酸杆菌纲、放线菌纲和蓝藻细菌纲等细菌菌群.此外,苦菊内生菌与土壤菌群之间存在共有的ARG,表明土壤-苦菊之间存在耐药基因的内部传播.综上所述,鸡粪肥施用会通过粪便-土壤-植物路径增加蔬菜内生菌中ARG的多样性和丰度.     

两种介体物质在漆酶降解磺胺类抗生素中的作用

通过比较两种介体物质丁香醛(SA)和1-羟基苯并三氮唑(HBT)对漆酶降解5种典型磺胺类抗生素的影响,考察了介体的起始浓度、pH值、反应温度、漆酶起始浓度等因子的影响,得到介体SA对漆酶催化降解磺胺类抗生素的效果更好.在漆酶+SA反应体系中,反应体系pH值为5~6,反应温度为30℃,SA起始浓度为0.5mmol/L,漆酶起始浓度为0.5mg/mL时,漆酶对5种磺胺类抗生素的降解效果最佳,降解去除率在15min时达到75%左右,1h内均达到97%以上. 本研究表明,适当的介体物质可大大提升漆酶对磺胺类抗生素的降解效果.漆酶在介体物质的作用下对抗生素类污染物的生态净化具有良好的应用潜力.     

环境中抗生素抗性基因丰度与抗生素和重金属含量的相关性分析:基于Web of Science数据库检索

抗生素和重金属是两种重要的环境污染物和耐药性选择压力源,但低含量水平下其对环境微生物种群耐药性水平的影响尚不明确.本文全面检索了截至2020年1月1日发表在Web of Science数据库中同时监测了抗生素抗性基因（ARGs）丰度、抗生素含量或重金属含量的研究文献,提取相关数据,利用统计回归方法调查环境介质中3个参数的相关关系.结果表明,除废水外,地表水、沉积物和土壤等环境介质中,即使在非常低的抗生素含量水平下,抗生素选择压力也会对ARGs丰度的增加产生显著的统计效应（P<0.05）.不同类别抗生素对耐药基因表现出不同程度的选择和富集作用.重金属含量以及抗生素含量和重金属含量的交互作用对ARGs的传播也具有显著影响（P<0.05）.水相和固相环境样本的多变量统计回归模型的最终R²分别为0.482和0.707,比单变量回归的R²更高,能更好地解释ARGs丰度的差异,但环境中还存在其他可能影响ARGs丰度的因素.本文的研究结果可为环境中抗生素耐药性风险评估及传播控制提供支撑.     

简青霉Penicillium simplicissimum木质素降解能力

从土壤中分离得到一株真菌经鉴定为简青霉Penicillium simplicissimum,将该菌用于木质素类化合物利用、染料脱色、天然木素降解及产酶特性等研究,充分证实该菌具有木质素降解能力.简青霉降解木质素是木质素过氧化物酶(LiP)、漆酶(Lac)和木聚糖酶共同作用的结果,降解主要发生在LiP与木聚糖酶活高产的初级代谢阶段,与白腐真菌表现出不同的作用机制.25d培养可使稻草木质素绝对量损失0.23g,降解率达14.94%,同时纤维素、半纤维素也有较高程度的降解.而pH值、Cu²⁺和Mn²⁺浓度对木质素的降解有较大影响.     

Plants with phytotoxic potential: Wollemi pine (Wollemia nobilis)

Herbicide resistance in annual ryegrass (ARG, Lolium rigidum) threatens the quality and yield of winter wheat crops in Australia, prompting research to discover novel natural plant compounds with herbicidal properties. Due to its novel nature and potentially interesting chemistry, the Australian native, Wollemi pine (Wollemia nobilis), was tested for its ability to suppress ARG growth and its feasibility for use in weed control strategies. The leaf extract of Wollemi pine significantly inhibited the growth of ARG and wild radish (Raphanus raphanistrum) in laboratory bioassays at concentrations above 1% extract. In soil trials, the 100% extract (100 g dried plant material/L) inhibited the dry weight of ARG by 25%. The addition of a wetting agent to the extract increased the suppression of ARG to 80% which was as phytotoxic as a 4-fold increase in the extract concentration (“400%” extract). Using bioassay-guided fractionation, the most phytotoxic fraction was identified and further analysed via GC/MS. Several compounds not previously identified in Wollemi pine leaf extracts have been identified, namely, 2-propylphenol, 3,4-dimethoxyphenol, 2-methoxybenzoic acid, vanillyl alcohol and isovanillic acid. These results suggest that Wollemi pine is an important potential source of compounds for the control of ARG and wild radish in winter crops.     

Differential fate of metabolism of a disperse dye by microorganisms Galactomyces geotrichum and Brevibacillus laterosporus and their consortium GG-BL

The present work aims to evaluate Brown 3 REL degrading potential of developed microbial consortium GG-BL using two microbial cultures, Galactomyces geotrichum MTCC 1360 (GG) and Brevibacillus laterosporus MTCC 2298 (BL). Microbial consortium GG-BL showed 100% decolorization of a dye Brown 3 REL, while individually G. geotrichum MTCC 1360 and B. laterosporus MTCC 2298 showed 26% and 86% decolorization under aerobic condition (shaking) respectively. Measurements of biochemical oxygen demand (BOD) (76%) and chemical oxygen demand (COD) (68%) were done after decolorization by consortium GG-BL. No induction in activities of oxidoreductive enzymes found in G. geotrichum while B. laterosporus showed induction of veratryl alcohol oxidase, Nicotineamide adenine dinucleotide-dichlorophenol indophenol (NADH-DCIP) reductase and riboflavin reductase indicating their role in dye metabolism. Consortium GG-BL showed induction in the activities of laccase, veratryl alcohol oxidase, tyrosinase, NADH-DCIP reductase and riboflavin reductase. Two different sets of induced enzymes from G. geotrichum and B. laterosporus work together in consortium GG-BL resulting in faster degradation of dye. The degradation of Brown 3 REL was analyzed using high performance thin layer chromatography (HPTLC), high performance liquid chromatography (HPLC), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and gas chromatography mass spectroscopy (GC-MS). Phytotoxicity study revealed that metabolites formed after degradation was significantly less toxic in nature.     

基于宏基因组学探讨东平湖水库的菌群结构、耐药基因谱及其公共健康风险

水库中长时间滞留的水体会成为耐药基因的存储库,因此研究其菌群结构、耐药基因谱及其潜在的健康风险具有重要的公共卫生学意义.本研究以东平湖水库的水体和沉积物为研究对象,采用宏基因组测序技术,系统分析其在旱季和雨季中的菌群结构、耐药基因谱、耐药基因水平转移以及携带耐药基因的致病菌类型.结果表明,与水库沉积物相比,水体中的菌群结构和耐药基因谱受季节影响较大,且旱季的总耐药基因丰度明显高于雨季;水库沉积物中总耐药基因丰度高于水体,但水体中耐药基因的水平转移高于沉积物.本研究共检测到20个耐药基因型,377个耐药基因亚型;杆菌素和万古霉素耐药基因分别是水和沉积物中主要的耐药基因型,变形杆菌和放线菌分别是水体和沉积物中主要携带耐药基因的菌群.此外,本研究还鉴定出30株携带耐药基因的致病菌,包括大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、肠炎沙门氏菌以及鲍曼不动杆菌,其中有2株大肠杆菌携带毒力因子.综上所述,东平湖水库中的耐药基因不仅种类繁多,而且还存在潜在的公共健康风险;因此定期检测水体环境的菌群结构及其耐药基因谱具有重要的科学价值和现实意义.