烷烃降解菌的筛选、鉴定及优势菌株的降解特性

以正庚烷为唯一碳源,从长期受到石油污染的土壤中筛选获得可利用正庚烷的微生物14株.通过形态观察和16S rDNA序列比对,鉴定G2、G9、G14为红球菌属,G3、G27为人苍白杆菌属,G4、G7为芽孢杆菌属,G5、G10、G15、G25为节杆菌属,G16为缺陷短波单胞菌,G17、G22为嗜麦芽寡养单胞菌属.通过考察其降解烷烃的能力,确定Rhodococcus sp.G2为烷烃降解优势菌株.该菌株可代谢庚烷获得最大菌体浓度D600 nm=7.51.同时该菌对不同碳链长度的烷烃,如十二烷、十六烷、煤油和二甲苯均具有较强的降解能力,以十二烷为碳源的最大比生长速率为0.37 h-1,最高菌体浓度为D600 nm=12.00,在正十六烷中生长,最大比生长速率为0.23 h-1,在煤油中生长,最大比生长速率为0.14 h-1,在以二甲苯为唯一碳源时,D600 nm也可达到1.00左右.研究表明该菌株对于石油污染土壤的生物修复有很大的应用前景.图6表2参9     

土壤中石油污染物微生物修复动力学和机理初探

以正十六烷为代表污染物,研究2种微生物对烷烃的反应动力学方程,以及正十六烷的摄取和运输机理;确定吸附摄取和运输对整个代谢过程的影响.结果表明,降解菌对正十六烷均有一定的运输富集能力;2株菌对正十六烷的运输过程存在很大差别,DQ01对正十六烷的运输呈缓慢趋势,而DQ02对正十六烷的主动运输过程是比较快的.菌体对正十六烷的吸附和运输过程对于正十六烷的降解速度影响较小,限制污染物降解速率和程度的关键可能是降解过程.     

生物表面活性剂对铜绿假单胞菌摄取烷烃的强化机制

考察了2株铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)以正十六烷为底物生长的不同方式,并初步探讨了生物表面活性剂在烃类降解菌摄取烷烃过程中的作用机制.菌株O-2-2在正十六烷中的生长明显快于PS-1,生长过程中O-2-2分泌出鼠李糖脂生物表面活性剂,正十六烷被完全乳化.另外,O-2-2菌细胞表面疏水性高于PS-1,而加入鼠李糖脂使得菌体细胞中脂多糖含量减少,菌细胞表面疏水性明显提高.上述结果表明,鼠李糖脂主要通过乳化疏水性底物和提高降解菌表面疏水性两种机制强化铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)对烷烃的摄取.图6表1参14     

烷烃降解菌SY16的筛选、鉴定及降解能力测定

油田生产和运输中经常发生原油落地以及漏油现象,造成大量的石油进入地表土壤,从而产生环境污染。针对原油对土壤产生的环境污染问题,对微生物降解烷烃的能力进行了研究。在以正十六烷为唯一碳源的HDM培养基中,从扶余油田东区采油三厂经常被含油废水浸泡的土壤中,分离、筛选出一株高效降解正烷烃的菌株SY16。经形态学观察和生理生化特征研究,鉴定为施氏假单胞杆菌(Pseudomonas stutzeri)。通过摇瓶试验得出两菌株的最适生长条件为30℃,培养基初始pH 8.0,摇床转速为180 r/min,接种量为1.0%。在最适生长条件下,分别对不同初始质量浓度烷烃进行降解率试验。结果表明,两菌株降解正烷烃的能力显著,当培养基中初始正烷烃含量为50 mg/L时,24 h能全部降解。当混合烷烃中各烷烃的初始质量浓度为50 mg/L时,在24 h对正十烷、正十二烷、正十六烷和正十八烷的降解率分别达到47.0%、42.6%、38.8%、36.2%。     

中度嗜盐菌Halomonas sp.BYS-1耐盐相关DNA片段的克隆

通过固体亚硝基胍诱变获得了Halom onassp.BYS-1的盐敏感突变株BYS-1M.以pBBR1MCS-2为载体在E.coliDH5α中构建了BYS-1的基因文库.以文库菌E.coliDH5α(pBBR-X)为供体菌、E.coliWD803(pRK2013)为辅助菌、BYS-1M为受体菌进行三亲接合,筛选到了恢复耐盐性能的接合子HR-23,提取接合子HR-23的重组质粒pHR23,酶切确定其插入的耐盐相关DNA片段大小分为5.4 kb.该片段为Halom onassp.BYS-1耐盐相关基因的克隆奠定了基础.图5表1参14     

Sch9蛋白激酶调控酵母细胞全蛋白的泛素化

为探讨蛋白激酶Sch9是否影响细胞蛋白质稳态水平及其在热胁迫时的响应,以野生型、SCH9基因缺失突变体、转sch9基因ΔSch9(SCH9-3HA)酵母为材料,利用特异的泛素抗体,检测长期培养时全蛋白泛素化水平变化.结果表明,Sch9缺失引起细胞全蛋白泛素化水平降低,转sch9基因可以使细胞全蛋白泛素化水平恢复.55℃热胁迫30 min处理,突变体Δsch9全蛋白泛素化水平降低,转sch9基因Δsch9(SCH9-3HA)全蛋白泛素化水平不变,回到正常生长温度时,蛋白泛素化水平也没有改变.外加蛋白酶体抑制剂MG132时,突变体ΔSch9蛋白泛素化水平不受影响,而转sch9基因△sch9(SCH9-3HA)全蛋白泛素化水平显著增加,表明前者是自噬途径降解,而增加部分是通过蛋白酶体途径降解.蛋白激酶Sch9调控细胞全蛋白泛素化水平,以及2个不同的降解途径.     

短小芽孢杆菌碱性蛋白酶基因的随机突变

碱性蛋白酶(DHAP)属于丝氨酸蛋白酶家族(S8A),是由275个氨基酸残基组成的单链多肽,没有二硫键,以Asp32、His64、Ser221作为活性中心.采用易错PCR方法,对短小芽孢杆菌碱性蛋白酶基因(GenBank登录号:AY458140)进行随机突变.在大肠杆菌中建立随机突变文库,然后转化枯草芽孢杆菌WB600,构建枯草芽孢杆菌突变文库,筛选出酶活性提高或最适反应温度和pH值有所降低的突变体.通过3轮的随机突变和筛选,获得2个阳性突变体pP43AP-M166和pP43AP-M375.其中pP43AP-M166在不同的温度和pH条件下,与出发菌株相比,酶活都有不同程度提高,特别是当反应温度为50℃、pH为10时,突变蛋白酶酶活性提高1.23倍,表现出很好的热稳定性.测序结果表明,该突变体含有一个氨基酸置换,位于碱性蛋白酶催化三联体活性中心His64旁,与其只有一个氨基酸残基相隔.     

睾丸酮丛毛单胞菌teiR基因插入失活突变体构建及降解特性分析半

睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)是革兰氏阴性菌,能够以各种类固醇化合物作为唯一碳源和能源,生物信息学分析发现睾丸酮丛毛单胞菌teiR基因编码蛋白属于LuxR-type转录调控蛋白.利用同源重组原理构建teiR基因插入失活突变体C. mut,初步研究TteiR基因在类同醇代谢途径中的作用,以及对睾丸酮丛毛单胞菌关键降解酶3a-HSD/CR的表达影响.结果发现,teiR基因插入失活突变体C.mut在LB培养基中的生长速率不受影响,突变体C.mut抑制了teiR基因和关键降解酶3a-HSD/CR的表达,同时突变体C. mut丧失了以睾丸酮作为碳源进行生长的能力.结果表明teiR基因调节睾丸酮丛毛单胞菌类因醇代谢,同时teiR基因表达对3a-HSD/CR基因的表达是必需的.图7参14     

高羊茅中一个DREB类转录因子基因的分离及鉴定分析

为了鉴定草坪草高羊茅(Festucaarundinacea Schreb.)中与低温、高盐和干旱胁迫相关的基因,我们构建了冷诱导(4℃)的高羊茅cDNA文库,并从这个文库中分离得到一个DREB类转录因子基因,FaDREB1A.序列分析表明,FaDREB1A具有一个717bp的开放阅读框和143bp的3’非编码区,推测的氨基酸序列中含有一个高度保守的EREBP/AP2结构域.酵母单杂交结果表明,FaDREB1A蛋白能在体外特异结合DRE元件,并具有转录激活功能.Southern杂交结果显示,FaDREB1A在高羊茅基因组中可能是单拷贝或低拷贝基因.Northern杂交结果发现,FaDREB1A基因受低温、高盐和干旱的诱导表达,对ABA没有反应,说明FaDREB1A基因在高羊茅植株对低温、高盐和干旱的应答反应中起重要作用.图5参30     

扩展细胞色素P4502A6对大位阻底物的适应性

细胞色素P450酶(P450)的分子改造及其催化的生物转化是当前的两个研究热点.本研究以扩展P450 2A6的底物适应性为目标,通过尝试对P450 2A6酶进行N-端修饰提高表达量、筛选随机突变库以及点突变改变活性位点重要氨基酸残基等手段,在两个随机突变体中未筛选到功能突变体,但通过点突变重要氨基酸残基获得了新的突变体P450 2A6 (N297Q/I300A).该突变体具有比野生型和已报道的其它突变体更广泛的底物适应性,能够催化氧化大位阻底物6-苄氧基吲哚(6-OBzl-indole)生成蓝绿色物质.该物质经质谱测定为靛蓝类二聚体化合物.实验表明,其中两个氨基酸残基的变化都是关键突变,此结果与最新的P450 2A6突变体晶体结构研究相符.计算机模拟显示,I300A突变导致活性口袋在铁卟啉环的垂直和水平方向都增大,使其能接纳在两个方向都有位阻的底物;而297位的天冬酰胺是一个功能保守的残基,N297Q的变化可能与氢键等弱作用有关.图4表1参29     

黄孢原毛平革菌酵母双杂交cDNA文库的构建及应用

作为研究木质素降解系统的模式微生物黄孢原毛平革菌,迄今还没有蛋白-蛋白相互作用方面的报道.本研究利用酵母双杂交技术构建了低氮培养基中培养2d和3d的酵母双杂交cDNA文库,分别得到2.5×105和3.0×105个重组子.以14-3-3蛋白为钓饵筛选3d cDNA文库,在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp缺陷培养基平板上共获得了约600个单克隆,进一步分析发现,有30个克隆可激活3个报告基因.分离自这些克隆中的质粒DNA能转化大肠杆菌.利用HaeⅢ和Sau3AⅠ限制酶切分析可将它们分为4类.序列测定和同源分析结果表明,其中一类为14-3-3蛋白基因,提示14-3-3蛋白可形成二聚体,另外3类在GenBank没有明显同源的基因.通过SBASE网站预测,编号为Y2H333的克隆含有一个OB-fold核酸结合结构域(OB-fold nucleic acid binding domain).这些研究结果表明,所构建的黄孢原毛平革菌cDNA酵母杂交文库是成功的,14-3-3蛋白在黄孢原毛平革菌中能以蛋白-蛋白相互作用的形式发挥功能.图4表1参28     

高效菲降解菌降解特性与蛋白组学研究

研究了各种条件下高效菲降解菌ZXl6对菲的降解特性,并借助一维与二维蛋白质组学分析技术,比对了菲诱导前后ZXl6蛋白表达差异.结果表明,该菌株利用菲生长的最适温度为35℃,最适pH为7.5,可以耐受并降解2 500 mgL-1菲.不能利用邻苯二甲酸,但可利用水杨酸和邻苯二酚.菌株细胞蛋白SDS-PAGE结果显示,菌株在菲诱导12 h后,出现两条M这l9x103和27x103的新增蛋白条带,从二维电泳图谱的相应分子量位置上发现3个新增表达蛋白,质谱分析与牛物信息学检索结果表明,2个点分别为芳香族加氧酶小亚基,1个点为顺式氯苯二氢二醇脱氢酶.     

费氏中华根瘤菌HN01的putA基因克隆

从快生型大豆根瘤菌费氏中华根瘤菌HN01的基因组文库中克隆到一个putA(脯氨酸脱氢酶)基因,该基因与已报道的苜蓿中华根瘤菌1021中putA基因在核苷酸和氨基酸水平上分别有82%和86%相似性.利用自杀性质粒pK18mob构建含有putA基因部分片段的重组质粒,通过三亲本结合导入出发菌株HN01中,获得正向插入的极性突变体GXHNPA和反向插入非极性突变体GXHNPB.将putA基因完整的ORF连接到广宿主载体pLAFRJ上,获得用于互补的质粒pGXHN37,通过三亲接合,将pLAFRJ导入GXHNPA和GXHNPB获得互补菌株GXHNPHA和GXHNPHB.对出发菌株、突变菌株、互补菌株进一步的研究发现,以脯氨酸为唯一C、N源的MM培养基中培养时,突变体均不能生长,互补菌株和野生型HN01没有差异,而在完全培养基YMB中培养时,突变菌株生长不受影响.植株实验发现,突变体均能有效结瘤,但是固氮酶活与出发菌株相比有所下降,结瘤时间延迟1d,竞争结瘤能力下降,而互补菌株与野生型HN01没有明显的差异.     

曝气生物滤池处理采油废水过程中有机物的降解

在曝气生物滤池(BAF)系统中,按水力停留时间(HRT)4h,对盐度为0.5% (W/V)的采油废水进行处理,并利用GC-MS对废水中有机物的构成进行分析,结果表明:采油废水中有机污染物的主要构成是9种支链烷烃和18种直链烷烃,分布范围从正十三烷(C13H28)到正三十二烷(C32H66).由于降解中间产物的累积,出水中烷烃类物质所占比例降低,而芳香族物质比例上升.在采油废水中烷烃的存在下, PAHs中最易被微生物降解的是含有4个苯环、脂溶性强的,降解效率达98.0%;而降解效果最差的为含有二个苯环、脂溶性较差的萘,降解效率仅为66.4%.     

不动杆菌生物乳化剂活性成分研究

通过乳化活性分析、化学成分分析和相关基因的分析,对3株海洋来源的不动杆菌分离株和2种不动杆菌模式菌的生物乳化剂产生能力和活性成分进行了分析,结果表明,这些菌都能产生生物乳化剂.通过PCR检测,其中只有深海菌株wrl0242l编码与乳化剂Emulsan产生密切相关的酯酶基因.气质联用仪证明该菌所产的乳化剂含有脂肪酸组分,主要是正十六烷酸和正十八烷酸,表明菌株wp02421产生的乳化剂与Emulsan类似,糖脂是主要活性成分之一.此外,通过PCR检测,证明了5株不动杆菌全部编码外膜蛋白A基因(ompA).它们的氨基酸序列与Acinetobacterradioresistens KA53的乳化剂Alasan中的主要活性蛋白AInA的I司源性为71.26%～80.23%.以上结果表明,5株菌的生物乳化剂中都可能含有AlnA的乳化蛋白,而菌株wp02421同时还产类似Emulsan的糖脂.     

奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis) MR-1对氟西汀降解过程的转录组及功能基因分析

该文研究了厌氧条件下奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)MR-1对氟西汀的降解性能,并从转录组学分析遗传分子代谢机制。结果表明,Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下可有效降解体系中93.12%的氟西汀,降解速率达0.94 mg·L^-1·h^-1。采用Illumina高通量测序平台对降解氟西汀后的细菌与对照组细菌进行测序,通过基因本体数据库(GO)和京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG)富集分析,结合筛选的高表达高上调的差异表达基因,得到了耐受和降解氟西汀的功能基因,其中包膜应激反应膜蛋白基因、ABC转运蛋白基因、噬菌体休克蛋白PspA基因、氧化应激防御蛋白基因等在Shewanella oneidensis MR-1对环境的耐受中起重要作用;细胞色素C基因、硝基还原酶NfsB基因、乳酸利用蛋白基因等在氟西汀的降解转化中起关键作用。该研究从转录组水平分析了氟西汀的降解机制,可为Shewanella oneidensis MR-1在环境修复中的应用提供参考依据。     

耐盐苯酚降解菌Staphylococcus sp.的分离及降解特性

从巴丹吉林沙漠盐湖表层沉积物中筛选到一株高效耐盐苯酚降解菌CL.测定了菌株CL的生理生化指标、16S rRNA基因序列,通过动力学模型探究了该菌株的生长和苯酚降解特性,同时考察了固定化对其耐受及降解苯酚能力的影响.结果表明,菌株CL属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp.),在温度30℃、pH 7.0—8.0、盐度0—10%和苯酚浓度100—200 mg·L~(-1)条件下,该菌株能高效降解苯酚,其降解率均在85%以上.菌株CL对不同浓度苯酚的降解符合Haldane模型,其最大比降解速率和抑制常数分别为0.32 h~(-1)和351.70 mg·L~(-1),同时该菌株在不同盐度下对苯酚的降解符合Ghose and Tyagi模型.固定化可以明显增加菌株CL对苯酚的降解和耐受能力.菌株CL在高盐环境下能够高效降解苯酚,具有生物处理高盐含酚废水的潜力.     

费氏中华根瘤菌lrp基因的克隆、突变与功能

通过分子克隆技术,从费氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii)HN01基因组文库中克降到一个lrp基因.该基因与已报道的苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)1021的lrp基因在核苷酸水平上有89%相似性,在氨基酸水平上有99%相似性.利用自杀质粒pK18mob构建含有lrp基因部分片段的重组质粒,通过三亲本结合后导入原始菌株HN01中,经过同源单交换,获得发生正向插入突变的突变株GXHNLTA和反向插入突变的突变株GXHNLTB.将lrp基因ORF连接到载体pLAFR3上,获得用于互补的质粒pGXHNL100,将该质粒通过三亲本接合导入突变株中,获得互补株GXHNWA、GXHNWB.对野生型菌株、突变株、互补株进一步研究发现,在以脯氨酸、亮氨酸、丝氨酸等氨基酸为唯一碳、氮源的MM培养基中培养时,突变体GXHNLTA、GXHNLTB的生长均滞后于出发菌株HN01.植株试验表明,突变菌株GXHNLTA、GXHNLB比野生菌株HN01开始结瘤的时间提前1 d,在结瘤效率、单株瘤数、瘤重、固氮酶活性方面并无显著差别.     

苯甲酰脲类杀虫剂降解菌的分离鉴定及其降解特性

从农药厂活性污泥中分离筛选到一株可降解灭幼脲、除虫脲、氟铃脲的菌株,命名为M6.经生理生化特征和16S rRNA基因序列分析,将其鉴定为无色杆菌属(Achromobacter sp.).菌株M6可在48 h内降解91%以上初始浓度为100mg/L的灭幼脲、除虫脲、氟铃脲;且可在不添加其他碳源的情况下,以这3种杀虫剂为唯一碳源生长.选取菌株降解效果较好的灭幼脲为底物,研究其降解特性.菌株M6降解灭幼脲时,对温度、pH值等培养条件适应范围较宽,降解灭幼脲的最适温度为30℃,最适pH为7.0;可耐受400 mg/L的灭幼脲.通过对乙酰氨基酚变色和芳基酰胺酶基因克隆试验,初步确定菌株M6通过水解酰胺键降解灭幼脲、除虫脲、氟铃脲.本研究得到了苯甲酰脲类杀虫剂的高效降解菌,可为其污染修复的开展提供资源和理论基础.