红球菌在石油烃类物质降解中的作用

红球菌属是有机污染物降解的重要微生物之一。由于红球菌能够适应各种各样的底物环境,具有极强的有机溶剂耐受性和很宽的降解谱,同时它们还能通过产生表面活性剂和改变细胞表面组成结构来提升自身对于疏水性环境的适应能力,因此,红球菌在石油污染物降解及石油污染的生物修复等领域有着极其重要的应用价值。文章基于近年来在红球菌降解石油烃方面的研究进展,从红球菌适应疏水性环境的机制、石油烃中烷烃、环烷烃、芳香烃的降解途径等几个方面进行综述,同时对今后研究的方向进行了展望。     

1株低温石油烃降解菌的分类鉴定及降解特性研究

从渤海油船泄漏区域的海底泥中筛选到1株能降解柴油的低温石油烃降解菌T7-2,初步鉴定为红平红球菌(Rhodococcus erythropolis).研究表明,利用工业乙醇无机盐培养基培养液体种子是适宜的,其最适温度和pH分别为15℃和7.8,工业乙醇最适加入量为0.5％,菌体浓度为10⁸ CFU/mL.接种人工海水烃降解培养基后,通过补加氮源 (NH₄)₂SO₄ 2.64　g/L、磷源Na₂HPO₄ 2.5 g/L和酵母粉 0.015 g/L后,15℃振荡培养7　d,降解率可以达到73.2％.该菌降解烷烃的范围很广泛,C12～C36均有不同程度的降解.     

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。     

光合细菌球形红细菌厌氧降解氯代苯

采用光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)在厌氧光照条件下对氯代苯进行生物降解.结果表明,氯代苯不能作为球形红细菌生长的唯一碳源和能源.球形红细菌厌氧降解氯代苯是在适宜碳源存在下,由氯代苯诱导产生诱导酶以共代谢的方式进行,降解途径是先打开苯环生成小分子的氯代烷烃、再还原脱氯.在培养基中加入一定量的酵母膏,可使细菌生长的停滞期明显缩短,提高氯代苯的脱氯率.在氯代苯浓度为100mg/L时,厌氧降解的最适宜条件为苹果酸浓度1.0g/L、硫酸铵浓度0.1g/L、pH7.0、酵母浸膏浓度1.0g/L.     

生物膜处理高含油废水及膜表面微生物群落特性研究

利用单一铜绿假单胞菌NY3生物膜在敞开体系中（非无菌条件下）处理石油废水,结果发现,生物膜可高效率去除高浓度含油废水中的油类物质.在2g/L含油水样中,连续运行25d,石油烃去除率可持续保持约91.1%.停止进水后,曝气可使生物膜活性恢复.自然环境中,配伍于NY3菌生物膜中的微生物主要有芽孢杆菌、假单胞菌和红球菌属,其中在实验室能够培养出来的微生物经16SrRNA鉴定分别属于红球菌属和芽孢杆菌属,经检测,2株菌均有高的石油烃降解效率.     

北极耐冷石油降解菌的筛选、鉴定及其碳源利用广谱性

从北极不同海底沉积物样品中富集、分离得到50株能以石油作为唯一碳源和能源的北极耐冷石油降解菌株,命名为BJ1、BJ2…BJ50,用红外分光光度法测定培养基中剩余油含量,选出降解率较高的菌株BJ1、BJ9和BJ19;通过形态学观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,将BJ1、BJ9和BJ19鉴定为假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas,P.);以常见石油产品和石油中典型直链烷烃和芳香烃为唯一碳源培养的结果表明,该三株菌能在低温下利用多种碳源。研究结果表明,BJ1、BJ9和BJ19均为海洋耐冷石油降解菌,且对碳源的利用具有广谱性。     

Rpf对印染废水中VBNC菌复苏活化的研究

用已达国家二级标准的印染废水,活化分离培养反应器中的VBNC优势细菌,设计处理组(添加Rpf)与对照组(未添加Rpf)进行对比试验,确认Rpf对VBNC菌的复苏活化效果。实验得到4种菌株,经16S rRNA基因测序鉴定,优势菌种为:一般可培养细菌的近缘种类为芽孢杆菌;经Rpf复苏活化的细菌有芽孢杆菌、寡养单胞菌、沃氏葡萄球菌和苏云金芽孢杆菌等细菌,证实利用Rpf能够分离获得一些处于VBNC状态的菌种。经查阅可知这些近缘菌种具有降解苯胺、吡虫啉、杂环农药等机能。     

杏鲍菇漆酶的诱导及其对苯并[a]芘的降解研究

杏鲍菇(Pleurotus eryngii)是一种常见的白腐真菌,具有产漆酶的能力。本研究采用液态方式培养杏鲍菇,考察了杏鲍菇的产漆酶性能和杏鲍菇培养液对苯并[a]芘的降解能力。研究结果发现铜离子对杏鲍菇产漆酶有明显的诱导作用,在液体培养基中添加1.0mmol/L铜离子,培养8天后漆酶活性提高8.3倍。杏鲍菇培养液对苯并[a]芘有较好的降解能力,培养7天后液体培养基中苯并[a]芘降解率达到89%。表明杏鲍菇在产漆酶和污染物降解方面具有良好的应用前景。     

表面活性剂对红球菌降解柴油的影响

从泄漏柴油污染的加油站土壤中筛选出对柴油具有较强降解能力的1株红球菌,研究了阴离子和非离子表面活性剂对菌株的毒性,并探讨了单一的阴离子和非离子表面活性剂及阴离子-非离子混合表面活性剂对茵株降解柴油污染物的影响.主要结论:①高浓度的阴离子型表面活性剂SDS和非离子表面活性剂TW-80,TX-100,都会对红球菌生长造成一定的抑制和毒害作用,3种表面活性剂对菌株的毒性大小顺序为:TW-80＞TX-100＞SDS;②单一的表面活性剂SDS,TX-100和TW-80,都能有效提高红球菌对柴油的降解率,非离子表面活性剂TW-80强化红球菌降解柴油的能力最强,其次为TX-100,阴离子表面活性剂SDS能力最弱;③阴离子和非离子的混合表面活性剂SDS-TX-100,SDS-TW-80比单一表面活性剂更能有效提高菌株的降解率,按SDS质量浓度为50 mg/L,TX-100质量浓度为10 mg/L,TW-80质量浓度为10 mg/L比例形成的阴离子和非离子的混合表面活性剂SDS-TX-100和SDS-TW-80对红球菌降解柴油效果最佳,降解率分别达到52.4％和54.3％.     

光合细菌PSB-1D对2-氯苯酚的降解特性研究

从农药厂排污口下游底泥中分离筛选出1株可降解2-氯苯酚的光合细菌PSB-1D,经过菌落形态特征、细胞形态特征、生理生化特性实验和特征吸收光谱扫描分析后,初步鉴定该菌株为红假单胞菌(Rhodopseudomonas sp.).PSB-1D生长和2-氯苯酚降解关系实验结果表明,该菌能在含2-氯苯酚(50mg/L)的PSB液体培养基中降解2-氯苯酚,培养7d后降解率可达57.26%.进一步实验研究表明不同供氧光照组合、培养基初始pH值、温度、光照度等环境因素对PSB-1D生长和降解2-氯苯酚效果的影响较为显著.在初始pH值为7.0,培养温度为30℃,光照度为4000lx的条件下,将PSB-1D置于含2-氯苯酚质量浓度为50mg/L的PSB培养基中厌氧光照培养7d后,2-氯苯酚降解率可达到62.08%.在此基础上采用Andrews方程对PSB-1D降解2-氯苯酚的动力学过程进行拟合.结果表明PSB-1D降解2-氯苯酚符合高浓度底物抑制的酶促反应类型,其降解动力学参数为rmax=0.309d-1,Km=2.733mg/L,Ki=230.15mg/L.     

黄孢原毛平革菌反应体系中藜芦醇的动态变化

用紫外分光光度法测定黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)反应体系中藜芦醇(3,4-二甲氧基苯甲醇,VA)的动态变化,以吸收曲线波型的变化,分析VA的降解;根据培养液在特征最大吸收波长处吸光度的变化,计算VA量的动态变化.研究表明,在菌的反应体系中,细胞自身内源性VA的合成反应,导致总VA量短时间的增加;但外源VA发生逐步的降解,15d内已基本消失;菌的可作用底物染料的存在有助于内源性VA的合成.低浓度的苯甲醇(BA)对黄孢原毛平革菌的降解反应具有促进作用,BA完全可以代替VA的作用.     

苯酚降解菌红球菌PNAN5菌株(Rhodococcus sp.strain PNAN5)的分离鉴定、降解特性及其开环双加氧酶性质研究

分离到一株能以苯酚、苯甲酸、对甲酚、萘为唯一碳源和能源生长、具有同时降解单环和双环芳烃能力的细菌菌株,经生理生化、16SrRNA基因序列分析等鉴定为红球菌PNAN5菌株(Rhodococcussp.strainPNAN5).在实验条件下和在温度为20～40℃、pH7 0～9 0范围内菌株PNAN5降解苯酚的效率保持在80%～100%之间,苯酚浓度在2～10mmol·L-1范围内变化对降解效率没有明显的影响.该菌株通过邻苯二酚1,2 双加氧酶催化的开环途径降解芳烃,不同于已知的浑浊红球菌(R.opacus)是通过邻苯二酚2,3 双加氧酶催化芳烃降解.以细胞裂解液测定该酶的酶促反应动力学常数Km值为35 94μmol·L-1,Vmax为0 84μmol·L-1·min-1·mg-1.     

苯酚降解红球菌的分离鉴定及降解特性研究

采用富集培养的方法,从唐山污水处理厂附近的植物根际土中分离得到1株高效苯酚降解菌11-111。该菌株为革兰氏阳性菌,可以在以苯酚为唯一碳源和能源的无机盐培养基上生长,能够耐受最高浓度为2 000 mg/L的苯酚。对该菌株的降解性能研究表明,在温度24~32℃,pH值6.5~8.5,装液量≤20 mL(100 mL摇瓶)范围内,摇床转速为160 r/min,菌株对初始浓度500~1 500 mg/L的苯酚均能有效降解。根据该菌株的形态、生理生化特性和16S rRNA基因序列同源性分析结果,鉴定为红球菌属(Rhodococcus sp.)菌株。该菌株具有较强的环境适应能力和苯酚降解能力,有较高的研究价值及应用前景。     

黄孢原毛平革菌对碱性紫5BN的脱色降解研究

目的 建立黄孢原毛平革菌与10、50、100mg/L碱性紫5BN的共培养体系,研究菌种和培养条件对脱色降解效果的影响。方法 采用分光光度法测定培养液最大吸收波长处吸光度的改变,确定染料的脱色率及降解率。结果 (1)OGC101菌株的降解能力明显强于BKM-F-1767菌株,培养液最大吸收波长向短波方向移动,说明染料的N-去甲基化和降解中间物的形成;(2)琥珀酸钠缓冲液、04mM藜芦醇(VA)、浅层静置培养的参数组合较佳;(3)共培养30d后,各样品的脱色降解率为54％-98％;(4)染料浓度与脱色降解效应的相关性,因菌种而异。     

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

石油污染对土壤微生物群落影响及石油降解菌的筛选鉴定

为研究石油污染对土壤中细菌群落结构及土壤理化性质的影响,分离筛选石油降解菌,从陕北宝塔、吴起、靖边和延长4个县区采集石油污染土壤和未受石油污染土壤,测量土壤中石油、有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的含量以及pH;采用高通量测序技术对2种土壤中细菌群落结构进行比较分析;并以石油为唯一碳源,从石油污染土壤中筛选高效石油降解菌,并对所筛选的高效石油降解菌进行16S rDNA鉴定。陕北4个县区石油污染土壤中铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量分别降低了0.57,6.63,4.34,8.91 mg/kg,有机质含量增加了2~21倍。石油污染土壤中细菌群落的丰富度和多样性均降低,其中变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为主要菌门,分枝杆菌属(Mycobacterium)为丰度最高菌属。以石油为唯一碳源,分离得到8株石油降解菌,其中菌株OS33和菌株OS62-1在5 d内的石油降解率分别为80.51%和81.60%,经鉴定OS33为迪茨氏菌(Dietzia sp.),OS62-1为红球菌(Rhodococcus sp.)。石油污染发生后,土壤中细菌群落的丰富度和多样性降低,筛选的8株石油降解菌中OS62-1石油降解率最高,研究结果进一步丰富了陕北地区石油降解菌菌种资源库。     

低温耐盐芘降解菌的筛选鉴定及降解特性研究

低温条件(10℃)下,采用定时定量转接、间歇式逐步提高PAHs浓度的方法,从天津滨海湿地石油污染土壤中获得能以多环芳烃芘为唯一碳源和能源生长的菌群H和纯化菌株DYC-1,经生理生化和16S rDNA基因序列BLAST对比结果分析,菌株DYC-1属于红球菌属(Rhodococcus)降解特性分析结果表明,10℃低温条件下,红球菌DYC-1与菌群H降解能力相似,对20mg/L芘的15d降解率达到35%以上;红球菌DYC-1具有较好的耐盐能力和较广的降解底物谱,菌株DYC-1的最优降解条件为:低温10℃,盐度2%的条件下,在PH8,摇床转速为110r/min,接菌量为5%时,对于初始浓度为20mg/L的芘能达到35%以上的降解率.     

四溴双酚A好氧降解菌的筛选及其降解特性研究

为了解四溴双酚A(TBBPA)的微生物降解特性,采用TBBPA为单一碳源的选择性培养基从苯酚降解颗粒污泥中筛选出4株对TBBPA具有良好降解性的好氧菌株,其中菌株H经16S rDNA测序鉴定为红球菌属.正交试验得出其最优降解条件为:温度30℃,摇床转速150 r.min-1,pH 6.5,腐殖酸浓度200 mg·L-1,K+浓度1 000 mg·L-1;此条件下21 d降解脱溴率达20.75%.LC-MS结果表明,TBBPA好氧降解的主要产物是分子中异丙基与苯环断裂后脱溴产生的一溴苯酚.聚丙烯酰胺蛋白凝胶电泳(SDS-PAGE)结果表明,该菌株H的蛋白系列中含有一条介于(90～117)×103间的条带,对比同期考察的葡萄糖培养与TBBPA无机盐溶液培养菌,结合粗酶液的降解实验,该蛋白可能是受TBBPA激活的特异性降解酶.     

红球菌PB-1对高浓度苯酚及苯系物的降解研究

苯酚及一些苯系物是有机合成工业废水中常见的污染物,也是生物处理的难点。从某焦化厂污泥中分离得到一株苯酚高效降解菌,根据生理生化试验和16S rDNA测序,鉴定为红球菌,命名为PB-1,对其降解苯酚的条件进行优化以及该菌株降解底物广谱性进行研究。结果表明:该菌株降解苯酚的最适温度为30～35℃,最适pH值为9.0;当菌体浓度OD_(600)为0.3时,24 h可完全降解1 000 mg/L的苯酚;该菌株可耐受2 000 mg/L浓度的苯酚,对苯酚72 h的降解率为35.76%;此外,该菌株可适应300 mg/L浓度的喹啉,对1 500 mg/L苯胺72 h的降解率达到68.06%;该菌株对苯酚和苯胺的降解均通过邻苯二酚1,2-双加氧酶催化的邻位途径,底物降解彻底,环境友好。红球菌PB-1可降解高浓度苯酚、苯胺,且耐受难降解喹啉类杂环芳香物质,在成分复杂的工业废水处理中具有十分广阔的应用前景。     

一株耐盐石油降解菌的鉴定及低能N~+注入诱变

通过分离、初筛和复筛从盐渍化石油污染土壤中分离出一株高效耐盐的石油降解菌株YJ-8,经形态学、生理生化和16S rRNA序列分析,该菌株被鉴定为粘质沙雷氏菌Serratia marcescens,其石油烃的降解率为64%。耐盐性实验结果表明,该菌可在NaCl浓度为50 g/L的培养基中生长。为进一步增强该菌株耐受高浓度NaCl和降解石油烃的能力,采用低能N~+注入技术对其进行诱变,最终获得1株遗传性能稳定的突变株。该突变株在原油发酵液中可将表面张力降至27.5 mN/m,石油烃的降解效率为74%,可耐受80 g/L浓度的NaCl。作为一株耐盐的石油烃高效降解菌,该菌在石油污染的盐渍化土壤修复中具有广阔的应用前景。