基于iTRAQ技术荧蒽降解菌的比较蛋白质组学分析

提取荧蒽不同诱导时间的红球菌BAP-1蛋白,应用iTRAQ技术结合LC-MS/MS对差异蛋白进行聚类以及生物信息学分析,以研究荧蒽高效降解菌的蛋白功能调控机理.结果表明：共鉴定到796个差异蛋白（差异倍数为2）,其中表达上调的有613个,表达下调的有183个.3个比对组（3d/1d、6d/1d和8d/1d）共同差异表达蛋白为111个（上调56个,下调55个）.通过COG、GO富集和pathway富集分析后发现绝大部分差异蛋白参与代谢和能量产生过程.在荧蒽诱导下上调关键蛋白有细胞色素C、三磷酸腺苷合成酶、二磷酸核苷等激酶,还有一些结合蛋白、脱氢酶、核糖体蛋白和趋化性蛋白等;下调显著的是5-甲基四氢蝶酰三谷氨酸-同型半胱氨酸甲基转移酶.这些蛋白共同组成蛋白互作网络调控荧蒽降解菌的一系列生命活动.     

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...     

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。     

荧蒽降解菌株的分离鉴定及降解特性研究

对一株荧蒽降解菌进行了分离鉴定并对其降解特性进行了研究。经16S r RNA序列比对鉴定该菌株(FLA-2-JM)属芽胞杆菌(Bacillus sp.)。该菌株对荧蒽等高环芳烃有较好的降解效果。在30~℃,p H=7的条件下,102 h内对50 mg/L荧蒽的降解率达89.74%,对菲、芴、芘的降解率分别为70.01%、65.43%、61.44%。此外,发现该菌株降解荧蒽的最适温度为30℃,最适p H为7,且相关性显著(P<0.05)。从降解产物9-芴酮和水杨酸羟化酶以及邻苯二酚双加氧酶的活性推测FLA-2-JM菌株对荧蒽的降解可能是通过邻苯二甲酸途径和水杨酸途径。     

双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌毒性的分子机制

为研究双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌毒性的分子机制,使用基于iTRAQ的定量蛋白质组学技术为主要的研究方法,通过精确定量苏云金芽孢杆菌蛋白质含量并进行差异分析.本研究结果表明,双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌的生长具有明显的抑制作用.分析得到了17个差异表达蛋白,其中有5个上调蛋白,主要参与脂肪酸生物合成、DNA和RNA的合成,12个下调蛋白,涉及氧化磷酸化、丙酮酸代谢、糖酵解途径、磷酸戊糖途径和氨基酸代谢等.功能分析显示,双氯芬酸钠通过影响细胞代谢过程、细胞组成和蛋白质催化等方式抑制苏云金芽孢杆菌生长.在差异表达蛋白相互作用网络中,RpoA、RplM、RplL、Tuf、InfA 5个蛋白连接度较高,属于网络中的关键节点,可能起着重要的调控作用.研究结果表明双氯芬酸钠的处理影响了苏云金芽孢杆菌多条代谢途径,干扰不同的生物过程,揭示了双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌毒性的分子机制,为深入评价双氯芬酸钠对生态安全及人类健康的影响提供了重要的参考意义.     

青顶拟多孔菌对单一和复合多环芳烃的降解特性

利用中国东北林区普遍存在白腐菌——青顶拟多孔菌,降解单一和复合多环芳烃,分别测定了菲、蒽、芘于11,22,33d的累积降解率.结果显示,对于单一多环芳烃,该菌种降解能力由强到弱依次为菲>蒽>芘,33d累积降解率依次为96.56%、94.76%和57.53%;对复合多环芳烃降解中,菲和芘的累积降解率分别为99.46%和61.09%.在复合多环芳烃的降解研究中发现,少量蒽的加入,刺激了菌种对菲和芘的降解,使菲和芘的降解率分别提高了2.9%和3.56%.由此提示,在研究降解高环、难降解多环芳烃时,可利用低环多环芳烃对菌种的刺激作用,在体系内形成高、低环多环芳烃的共代谢,以达到更加高效降解多环芳烃的目的.     

多环芳烃对海洋硅藻中肋骨条藻的光毒性效应

许多生态毒理学研究尤其是对水生生物的毒性研究表明,阳光中的紫外辐射(UV)能够促进多环芳烃的生物毒性. 以长江口浮游植物群落中的常年主要优势种之一——中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为实验材料,选择2个环的萘,3个环的菲和蒽,4个环的荧蒽和芘5种寡环多环芳烃,在实验室内比较了它们在没有UV辐射和有UV辐射下对中肋骨条藻的毒性效应. 结果表明:在没有UV照射下,萘、菲、蒽、荧蒽和芘对中肋骨条藻的72 h EC50值分别比有UV照射下时高约1.9,8.4,13.0,6.5和5.7倍,其中蒽相差的倍数最大.在没有UV照射情况下,5种多环芳烃对中肋骨条藻种群生长的抑制作用强度表现为荧蒽>芘>蒽>菲>萘;而当系统中加入UV照射后,毒性强度变为荧蒽≈蒽>芘>菲>萘,表明UV照射不仅能够促进多环芳烃对中肋骨条藻的毒性,也能够改变它们对中肋骨条藻的相对毒性.      

利用比较转录组分析克雷白氏肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae Tzyx1)降解多环芳烃特性

从浙江省台州市固体废弃物拆解场某污染土壤中分离得到一株克雷白氏杆菌(Klebsiellapneumoniae Tzyx1)具有较强的降解多环芳烃的能力.本研究利用c DNA文库构建和转录组测序的方法分别对纯培养和多环芳烃胁迫培养的克雷白氏杆菌进行分析和比较.比较转录组分析通过比较克雷白氏杆菌正常培养和多环芳烃胁迫培养条件下的2个样品,得到254个差异表达基因(FDR≤0.05).为了确定纯培养与多环芳烃胁迫状态下的克雷白氏菌的降解机制是否一致,本研究利用荧光定量的方法对差异基因表达进行验证.本研究为下一步克雷白氏杆菌对多环芳烃降解的研究提供有价值的数据支持,同时也会有助于降解基因的功能研究.     

3株细菌对土壤中芘和苯并芘的降解及其动力学

研究了3株多环芳烃(PAHs)高效降解菌对土壤中芘和苯并芘(BaP)的降解动态,用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对结果进行拟合.结果表明,3株细菌对芘和BaP的降解率有显著性差异.芽孢杆菌(Bacillus sp.SB02)42 d对芘和BaP的降解率均最高.当土壤中芘和BaP的初始浓度为50　mg/kg时,芽孢杆菌(Bacillus sp. SB02)、动胶杆菌(Zoogloea sp. SB09)、黄杆菌(Flavobacterium sp. SB10)42 d对芘的降解率分别为42.69%、32.88%、25.07%, 对BaP的降解率分别为33.04%、25.39％、22.02%.3株细菌对芘和BaP的降解速率也存在显著性差异.芽孢杆菌(Bacillus sp., SB02)最快,1周可降解20.88％芘和12.6%的BaP,动胶杆菌(Zoogloea sp.SB09)次之,黄杆菌(Flavobacterium sp.SB10)降解速率最慢.     

太湖平原城近郊区浅层地下水中多环芳烃污染特征及污染源分析

为查明苏南太湖平原区浅层地下水水质状况,在苏南北部(C区)、东北部(W区)和东部(S区)3个地区共采集56组地下水样,利用气相色谱仪分析样品中16种优先控制的多环芳烃组分浓度,并运用谱系聚类分析法和分子比例法探寻多环芳烃来源.结果表明,检出的多环芳烃中以3～4苯环组分为主,总多环芳烃浓度最高达32.45μg/L,均值为4.42μg/L.多环芳烃分布具有区域分布特征,高值点多出现在工业区附近.分子比值法表明,研究区浅层地下水中多环芳烃来源是化石燃料和石油源叠加的结果.谱系聚类分析法结果表明, C区各采样井的苯并(k)荧蒽异常浓度控制该区的聚类结果;W区各采样井的苯并(a)蒽异常浓度控制着该区聚类结果;S区各采样井的苯并(b)荧蒽异常浓度控制该区的聚类结果.在0.05水平上, C区的荧蒽、苊、亚二氢苊、菲、苯并(a)芘间的Pearson相关系数达到0.680～0.712;W区的苯并(g,h,i)芘、苯并(a)蒽和苯并(a)芘间的Pearson相关系数到达0.724～0.773;S区的亚二氢苊和芴的Pearson相关系数为0.659.可以推测出各区所列的这几种多环芳烃组分很可能分别来自于各区内同一类型污染源.     

高效苯酚降解菌Bacillus sp.L5-1的分离及其降解特性

从污水处理厂活性污泥中分离筛选出一株高效苯酚降解菌L5-1,经菌落形态观察和16S rDNA基因测序,结果表明菌株L5-1为蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）,美国国家生物信息中心（NCBI）的注册号为MN784421.将苯酚设置为唯一碳源,对其生长和苯酚降解特性展开研究.结果表明：菌株L5-1在10%接种量、温度30~35℃、pH值7~8的条件下,均能高效降解培养基中苯酚（培养基体积为100mL,初始苯酚浓度为500mg/L,14h时降解率>93%）.而在最优降解条件下（10%接种量,培养温度为35℃,pH值7.0,NaCl浓度为1%）,初始苯酚浓度为500mg/L,菌株在14h内的苯酚降解率可达97.1%;而当初始苯酚浓度为1000mg/L,菌株也可在46h内达到97.71%的降解率.运用Haldance方程动力学模拟菌株在不同浓度苯酚下的生长过程,其最大比生长速率为0.355h^-1,半饱合常数104.27mg/L,抑制常数为322.83mg/L,R²=0.997.菌株L5-1为目前已报道的Bacillus菌属中降解苯酚能力较强的菌株,为实际处理含酚废水中提供理论参考.     

厌氧氨氧化脱氮除碳功能菌群结构及代谢途径

为明确不同有机物浓度(50～150mg/L)和竹炭同时存在下厌氧氨氧化颗粒污泥系统的脱氮除碳功能菌群结构及代谢途径差异,采用宏基因组测序技术对其微生物分布规律和碳氮代谢基因表达进行了研究.结果表明,当COD浓度为50,150mg/L,添加竹炭显著提升了厌氧氨氧化菌(AnAOB)的相对丰度,Candidatus_Kuen...     

热反硝化地芽孢杆菌水解催化剩余污泥提取蛋白质

为实现剩余污泥无害化处理以及资源化利用,采用从高温堆肥基质中筛选出的可产蛋白酶、淀粉酶等胞外酶的嗜热菌—热反硝化地芽孢杆菌对污泥氮源进行提取,分析反应时间、污泥含固率以及嗜热菌粗酶液接种量对蛋白质提取的影响,并确定最佳反应条件.结果表明：水解过程中各因素对蛋白质回收率作用大小为：接种量>时间>含固率,得出最优工艺条件为：pH=7、T=60℃、t=8h、污泥含固率为4%以及嗜热菌接种量为20%,在此条件下污泥蛋白质提取率达到32.05%,氨基酸含量为359.6mg/L,多肽含量为1060.1mg/L,且污泥上清液粒径随着反应的进行逐渐减小.     

DEHP经sirt1/pgc-1a通路诱导的HepG2细胞线粒体损伤效应

为研究邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）是否通过sirt1/pgc-1a通路对细胞产生损伤效应， 通过体外培养HepG2细胞，在1.6， 8， 40， 200， 1000mmol/L DEHP处理24或48h后，采用CCK-8测定细胞活力，ATP试剂盒检测细胞内ATP含量，NO试剂盒检测细胞上清NO含量，ELISA试剂盒检测细胞上清炎症因子TNF-a、IL-6的含量；同时在DEHP作用于HepG2细胞24或48h后，用Western blot检测线粒体调控基因sirt1、pgc-1a，nrf1、tfam的蛋白表达.结果表明：不同浓度的DEHP处理24， 48h后，细胞活力在高剂量都呈显著下降趋势.DEHP能引起ATP含量的显著下降、炎症因子含量的显著提高，但NO含量无显著变化.4种线粒体调控基因的蛋白表达水平sirt1、pgc-1a，nrf1、tfam在24h时无显著变化.而在48h时，随着剂量增加蛋白含量呈上升后下降趋势，并且sirt1在8mmol/L呈显著上升趋势，随后每个蛋白都在1000mmol/L显著下降（P < 0.05）.DEHP能引起HepG2细胞氧化应激，并通过影响sirt1/pgc-1a信号通路表达来影响线粒体生物合成从而造成细胞损伤.     

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.     

呼伦贝尔沙区土壤细菌群落结构与功能预测

以呼伦贝尔沙区裸沙地、草地、沙地樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林和沙地樟子松天然林四种生境土壤为研究对象,采用野外调查、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt功能预测相结合的研究方法比较分析不同生境土壤细菌群落结构和潜在功能组成特征.结果显示：呼伦贝尔沙区沙地樟子松天然林土壤细菌多样性最高,人工林土壤细菌多样性最低,Shannon指数分别为（8.623±0.193）和（7.432±0.028）,不同生境土壤细菌alpha和beta多样性存在显著差异.草地、沙地樟子松人工林和天然林土壤中变形菌门（Proteobacteria）相对丰度最高,均值分别为29.83%±1.14%、34.73%±1.99%、31.95%±0.21%,裸沙地土壤放线菌门（Actinobacteria）相对丰度最高,均值为26.13%±0.43%.不同生境土壤细菌主要优势属为慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、RB41,其相对丰度在四种生境中的均值分别为5.29%±2.24%、4.22%±1.23%.PICRUSt功能预测共得到6个一级功能层,40个二级功能层,土壤细菌功能较为丰富,土壤细菌群落在环境信息处理、代谢、遗传信息处理和有机系统方面功能活跃.沙地樟子松天然林核苷酸代谢、酶家族、氨基酸代谢、碳水化合物代谢功能基因较为丰富,保证了沙地樟子松天然林土壤细菌的存活,使其具有较高的多样性.呼伦贝尔沙区不同生境土壤细菌功能基因丰度波动,反映了四种生境的土壤细菌群落组成及多样性的变化,指示了不同生境功能基因对土壤细菌群落的影响规律,可为预测和理解沙区土壤细菌代谢潜力和功能提供参考借鉴.     

LiCl溶液对4种空调典型霉菌、细菌的抑制研究

为防止空调系统内霉菌、细菌的过度孳生,本文以空调系统内常见的黑曲霉（A. niger）、大肠埃希氏菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）为典型霉菌、细菌,基于纸片扩散法药敏试验,研究了空调除湿常用工质LiCl溶液对上述典型菌种的抑制作用及浓度影响规律.结果表明：在常见除湿浓度范围（35%~40%）内,LiCl溶液对上述4种典型菌种均有抑制作用;特别是对A. niger抑制效果最强,在15%的低浓度下即可产生明显抑制;其次为E. coli,而对S. aureus和B. subtilis的抑制相对较弱.此外,所得抑制效果随LiCl溶液浓度的提高而明显增强,特别是对A. niger和E. coli,溶液浓度与抑菌圈直径呈显著的正相关性.     

石油污染土壤富集前后细菌群落组成和共现网络分析

为了探究石油污染土壤中细菌群落在富集过程中的演替规律,试验采用平板划线法、菌落PCR和高通量测序技术,分析了富集前后细菌群落结构、共现网络和核心菌属组成,并对富集后体系中的微生物进行分离鉴定,筛选石油降解菌.研究表明富集体系中可培养微生物隶属于34个属53个种,其中3个为潜在新种微生物,Dietzia maris OS33和Rhodococcus qingshengii OS62-1具有降解石油的能力.高通量测序结果显示,在门分类水平上,富集前后丰度较高的菌门均为Proteobacteria和Actinobacteria,富集后两菌门的丰度可达到97.98%,占据绝对优势;丰度较高菌属由Pseudomonas、Rhodococcus、Bacillus和Xanthomonas转变为Dietzia、Unspecified_Idiomarianceae和Halomonas,标志微生物转变为与石油降解有关的Dietzia.细菌群落共现网络在富集后,网络结构进一步简化且更加稳定,核心微生物转变为与石油降解有关的Pseudomonas、Lysinibacillus、Pseudochrobactrum、Agrobacterium、Lactobacillus,且非石油降解菌P.songnenensis P35可协同石油降解菌D.maris OS33降解石油.     

菌株WYT降解还原蓝4的关键基因

以印染厂活性污泥中筛选出的WYT菌株为研究对象,探索其对还原蓝4（VB4）染料降解脱色的关键基因.采用全基因组测序分析方法和同源重组法,确定染料代谢的可能关键基因.对该基因进行敲除,构建载体进行基因回补,设计表型验证实验验证基因的脱色效果.结果表明,该可能关键基因属于染料过氧化物酶基因中的B型,命名为DyP.敲除后的菌株对VB4没有脱色效果,基因敲除成功.WYT菌株与敲除载体发生双交换,获得回补株.在降解实验中,回补株对VB4的脱色率为96.04%,野生株的脱色率为96.95%,回补株恢复了对VB4的降解脱色能力,而敲除株几乎失去对VB4的降解能力,DyP基因是VB4降解脱色的关键基因.