转聚磷激酶基因的大肠杆菌去除水体中的磷

为探索有效的生物除磷方法,构建了聚磷激酶基因(ppk)的表达载体pET28a(+),并转化大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21,获得了可过表达ppk基因的工程菌BL-PPK.RT-PCR结果表明,ppk基因在转化的大肠杆菌中得到了高效表达.聚磷试验结果表明,培养10h后,转化了ppk基因的大肠杆菌细胞内聚磷含量比对照菌株高20倍,而培养液中可溶性磷浓度为对照菌株的约1/9.     

多聚磷酸盐激酶基因在污水生物除磷中的功能

为验证多聚磷酸盐激酶基因(ppk)在污水生物除磷中的功能.采用Red敲除系统,以p KD4质粒为模板,设计同源短臂,扩增外源线性DNA片段,将外源线性DNA片段电转化整合入已导入p KD46的大肠杆菌ATCC25922野生型菌株.获得重组菌E.coli/ppk~-Kan~+.将p CP20导入大肠杆菌E.coli/ppk~-Kan~+以消除卡那霉素抗性基因,通过负抗性筛选及正反向引物验证,构建无抗生素抗性的ppk基因缺失工程菌株E.coli/ppk~-Kan~-.比较工程菌株和野生型菌株的生长特性,并比较两者在缺磷诱导/富磷及多次厌氧/好氧诱导条件下的除磷性能.结果表明采用Red重组系统,通过无痕敲除,成功构建了大肠杆菌ppk基因缺失菌株E.coli/ppk~-Kan~-.敲除后的工程菌株和野生型菌株生长整体没有差异,但是4 h前对数期工程菌株生长快于野生型菌株,8 h后稳定期工程菌株生长慢于野生型菌株,表明ppk影响菌体的生长;缺磷诱导/富磷条件下,工程菌株并未表现出因ppk缺失而影响其除磷能力;经过5次厌氧/好氧诱导,两菌菌体含磷量保持在1%~2%,没有因诱导次数的增加而表现出菌体含磷量增加的趋势,也未发现厌氧有PHB好氧有聚磷颗粒生成,表明ppk基因的缺失并没有引起菌体除磷能力的下降.ppk并未表现出明显的与污水生物除磷相关的功能.     

AOA-SBR系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究

为获得聚磷能力突出且抗逆性强的菌株,进一步扩大生物除磷的应用范围,在实验室条件下完成AOA-SBR反应器的启动及运行,基于Illumina Miseq高通量测序技术对反应器各运行阶段样品中的细菌群落结构进行解析,从稳定运行的SBR反应器中分离得到聚磷菌,分别进行菌株的鉴定及其生长聚磷特性研究.结果表明:①反应器的启动及运行后期,各项出水水质指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A水平,系统的除磷率稳定在95%以上.②反应器对于除磷微生物的定向富集作用较强,变形菌门中的不动杆菌属为优势菌群.③共分离得到5株高效聚磷菌,暂命名为LXP1~LXP5,经鉴定分别为假单孢菌属（Pseudomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）、红球菌属（Rhodococcus）、大头茶属（Gordonia）及脂肪杆菌属（Pimelobacter）.④LXP1~LXP5都具有典型的生长曲线和较短的生长周期,生长周期范围为24~36 h;各菌株在好氧条件下的吸磷量均在10 mg/L以上,最大可达30 mg/L.研究显示,实验室条件下AOA-SBR反应器的启动及运行可较好地实现对活性污泥中的除磷微生物定向富集的目的,该试验分离得到5株高效聚磷菌并经鉴定分属5种不同的菌属范畴,其中Rhodococcus、Gordonia及Pimelobacter的菌株为近年来鲜有的从活性污泥中筛选得到的具有较好聚磷特性的菌株.      

聚磷菌生物除磷机理研究进展

废水中过量磷酸盐是引起水体富营养化的主要原因之一,生物除磷是一项新型的水处理技术。聚磷菌生物在多聚磷酸盐的合成和降解过程中发挥重要作用。文章综述了目前聚磷菌生物除磷的生化机理,聚磷过程中涉及的主要酶类及磷酸盐转运过程相关基因的表达调控。     

转聚磷激酶大肠杆菌诱导表达条件及磷浓度对其除磷能力的影响

在优化转聚磷激酶基因的大肠杆菌（BL-PPK）诱导表达条件基础上探讨了外界磷浓度对其除磷能力的影响,发现37℃细胞对数生长早期添加1．5mmol／LIPTG时聚磷激酶的表达活性和细胞除磷效率最高,同时BL—PPK对高达35mg／L的磷酸盐在6．5h内的去除效果达到99％以上,并以聚磷的形式积累在细胞内。     

一株异养硝化-好氧反硝化-积累磷的细菌Klebsiella pneumoniae A15的筛出及其特性研究

利用以淀粉为唯一碳源的缺氧/好氧序批式系统从污水处理厂活性污泥中分离得到一株肺炎克雷伯氏杆菌A15(Klebsiella pneumoniae A15),该菌具有异养硝化-好氧反硝化和积聚磷能力.它的最佳生长条件:碳源为柠檬酸钠,C/N为30,P/N为0.2,pH为7.在最佳条件下,氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的最高去除率分别为96.27%、99.22%和100%;相应的去除速率分别为1.77、2.08和1.86mg/(L?h).该菌株对浓度为8mg/L的磷酸盐和1300mg/L的COD最高去除率分别为100%和95%.氮平衡分析发现该菌可以利用氨氮、硝氮以及亚硝氮产生气态氮,表现出优异的异养硝化和好氧反硝化活性.对菌株胞内磷和EPS中磷的分析结合DAPI染色发现有82%的磷储存在菌株细胞内并且以多聚磷酸盐形式储存,其余磷在EPS中.对该菌株的napA、nirS、nosZ和ppk基因的成功扩增也表明其好氧反硝化和积聚磷能力.本研究展示了一株在脱氮除磷系统中具有特定功能的细菌.     

利用绿色荧光蛋白标记革兰氏阴性细菌的研究

构建了具有不同抗性且能够组成型表达绿色荧光蛋白的一系列转座子质粒pTnMod-OCm-G、pTnMod-OTc-G、pTnMod-OKm3-G和pTnMod-OGm-G,并通过三亲本杂交的方法,成功地将荧光蛋白基因分别插入到多环芳烃降解菌株Sphingomonas sp.12A和Pseudomonas sp.12B的基...     

好氧段碳源浓度对同步去除和富集磷酸盐生物膜的影响

利用聚磷菌以循环交替O/A模式运行,对生活污水处理厂的主流工艺中实现磷酸盐的同步去除和富集,探究了好氧段碳源浓度对聚磷生物膜去除和富集磷酸盐性能以及生物膜中微生物种群结构的影响.结果表明,好氧COD质量浓度从200 mg·L~(-1)降低到0 mg·L~(-1),吸磷速率提升1. 29倍,出水磷质量浓度稳定在0. 5 mg·L~(-1)以下;释磷速率提升3. 56倍,富集液磷酸盐质量浓度从27. 125 mg·L~(-1)升高到55. 91 mg·L~(-1).微生物群落变化中,鉴定为聚磷菌的变形菌门(Proteobacteria)的含量增加约2倍,红环菌科(Rhodocyclaceae)和厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)的富集效果分别提高了2. 28和5倍.降低好氧段碳源浓度,有利于聚磷菌的筛选和富集,强化了好氧段磷酸盐的去除以及厌氧段磷酸盐的释放,获得了更高的磷酸盐富集液,并且为以资源回收为目的的未来城市污水处理厂提供降低好氧段碳源需求的理论基础.     

绿色荧光蛋白基因在根际优势菌株中的高效表达

从人工模拟污染土壤中的黄麻根际分离得到两株优势菌株。通过PCR技术对增强绿色荧光蛋白基因与质粒载体pTnMod Ocm进行体外重组构建新的质粒 ,并转化分离得到的优势菌株。结果表明增强绿色荧光蛋白基因在黄麻根际优势菌株中高效表达     

适应菲胁迫的高效聚磷菌筛选及聚磷特性研究

采用平板法分离菌株、蓝斑筛选和聚磷培养液除磷能力验证3种方法相结合,从太湖底泥样品中分离到2株能够利用菲的高效聚磷菌Y11和Y4-2,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定为不动杆菌属（Acinetobacter sp.）.通过固体平板和液体培养的方法对2株不动杆菌的环境适应能力和聚磷、除磷能力进行了测定,结果显示,2菌株的生长温度范围均为10～35℃,菌株Y11的pH范围为6～9,菌株Y4-2的pH范围为6～8;高磷浓度对菌株Y11的生长没有抑制作用,但对菌株Y4-2的生长产生一定的抑制作用;Y11和Y4-2能在以菲为唯一碳源（50 mg/L）的无机盐平板上良好生长,对菲有一定的适应性.菌株Y11和Y4-2在30℃,170　r/min,1%接种量（体积分数,菌悬液D₆₀₀ =0.4）的条件下,2 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为96.13%和94.65%,培养液的磷浓度由2 mg/L分别降至0.08 mg/L和0.11 mg/L;5 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为95.94%和71.19%,培养液的磷浓度由5 mg/L分别降至0.20 mg/L和1.44 mg/L;8 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为71.24%和47.81%,培养液的磷浓度由8 mg/L分别降至2.30 mg/L和4.18 mg/L.使用2菌株处理云南滇池污水（磷含量为1.01 mg/L）,30℃,170　r/min,4%接种量（菌悬液D₆₀₀ =0.4）条件下,菌株Y11处理6　h后磷浓度由1.01 mg/L降至0.06 mg/L,菌株Y4-2处理48　h后磷浓度由1.01 mg/L降至0.06 mg/L.研究结果表明,菌株Y11和Y4-2对环境的适应性较强,均能高效、快速地降低聚磷培养液和云南滇池水体的磷浓度,不动杆菌Y11的除磷能力和环境适应性都大于菌株Y4-2,菌株Y11适用于南方和北方含磷较高的、菲污染的各种富营养化水体修复,菌株Y4-2更适用于pH8.0以下、低磷和菲污染的富营养化水体修复.     

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.     

Stimulants and donors promote megaplasmid pND6-2 horizontal gene transfer in activated sludge

The activated sludge process is characterized by high microbial density and diversity, both of which facilitate antibiotic resistance gene transfer. Many studies have suggested that antibiotic and non-antibiotic drugs at sub-inhibitory concentrations are major inducers of conjugative gene transfer. The self-transmissible plasmid pND6-2 is one of the endogenous plasmids harbored in Pseudomonas putida ND6, which can trigger the transfer of another co-occurring naphthalene-degrading plasmid pND6-1. Therefore, to illustrate the potential influence of stimulants on conjugative transfer of pND6-2, we evaluated the effects of four antibiotics (ampicillin, gentamycin, kanamycin, and tetracycline) and naphthalene, on the conjugal transfer efficiency of pND6-2 by filter-mating experiment. Our findings demonstrated that all stimulants within an optimal dose promoted conjugative transfer of pND6-2 from Pseudomonas putida GKND6 to P. putida KT2440, with tetracycline being the most effective (100 µg/L and 10 µg/L), as it enhanced pND6-2-mediated intra-genera transfer by approximately one hundred-fold. Subsequently, seven AS reactors were constructed with the addition of donors and different stimulants to further elucidate the conjugative behavior of pND6-2 in natural environment. The stimulants positively affected the conjugal process of pND6-2, while donors reshaped the host abundance in the sludge. This was likely because stimulant addition enhanced the expression levels of conjugation transfer-related genes. Furthermore, Blastocatella and Chitinimonas were identified as the potential receptors of plasmid pND6-2, which was not affected by donor types. These findings demonstrate the positive role of sub-inhibitory stimulant treatment on pND6-2 conjugal transfer and the function of donors in re-shaping the host spectrum of pND6-2.     

产毒微囊藻mcyA基因荧光定量PCR方法的建立

针对微囊藻毒素合成酶基因mcyA探索一种适用于自然水样中微囊藻毒素产毒潜能检测的TaqMan实时荧光定量PCR方法.该方法从铜绿微囊藻FACHB-1279中的mcyA基因中扩增出目的基因片段,用TA克隆方法将基因片段插入Allel TA vector (ABP-CETAVEC020)中来制备质粒标准晶.通过不同连续稀释...     

木质素过氧化物酶LiPH2合成基因在毕赤酵母中的表达

应用化学合成方法获得了碱基序列优化后的木质素过氧化物酶LiPH2合成基因.分别将去除和含有自身信号肽的合成基因与几种选定的表达载体连接,并转化进入相应的Pichiapastoris宿主菌中,共构建了8个不同的毕赤酵母表达系统.对酵母转化子基因及对其发酵液中重组蛋白的分析结果表明,其中1个表达系统的酵母转化子能够成功分泌LiPH2重组蛋白.同时,对影响目的基因表达的各种因素的分析结果表明:就不同宿主菌而言,SMD1168与表达成功的X-33受体菌在其余因素相同的情况下无分泌蛋白表达,pep4基因的缺失对LiPH2蛋白的表达有不利影响;;就不同分泌信号肽而言,与α因子信号肽相比,LiPH2自身信号肽更有利于引导LiPH2的分泌表达;;就不同表达载体而言,其对外源蛋白的表达存在较大差别.本研究中得到的重组蛋白分子量有所增加,说明很可能存在过度糖基化的影响,过度糖基化和C-端氨基酸的增加可能是造成表达蛋白没有活性的原因.     

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。     

3-PBA降解菌BA3的降解特性及基因工程菌构建

从石油污染土壤中分离到1株能以3-苯氧基苯甲酸(3-PBA)为唯一碳源生长的细菌,命名为BA3.根据其生理生化特征和16S rDNA序列相似性分析,将该菌鉴定为鞘脂菌属(Sphingobium sp.).该菌株在60 h内对100 mg·L-1的3-苯氧基苯甲酸的降解率达到99%.降解3-苯氧基苯甲酸的最适温度为30℃...