一株菲降解菌的特性及相关降解基因的克隆

从石油污染土壤中分离到一株菲降解菌2F5-2.根据该菌株生理生化特征和16S rDNA序列相似性分析,将其初步鉴定为鞘氨醇杆菌属(Sphingobium sp.).该菌株在10 h内对100 mg/L的菲的降解率为100%.降解菲的最适温度为30℃,最适pH为7.对降解途径的初步研究显示,该菌株通过水杨酸途径降解菲.克隆了编码芳香烃双加氧酶α亚基的基因phdA,它与菌株Sphingomonas sp.P2、Sphingobium yanoikuyae B1、Sphingomonas sp.ZP1中phdA的同源性分别为97.9%、98%和100%,表明该基因具有保守性.图6参16     

鞘氨醇单胞菌研究进展

鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)是1990年才重新划分的一个新属,由于其特有的生态分布与代谢特征,已引起了环境微生物学者的重视.本文综述了鞘氨醇单胞菌的细胞结构与功能,以及生态分布与代谢特征方面的研究进展.鞘氨醇单胞菌具有特殊的细胞结构,最显著的是细胞膜用鞘脂糖代替了脂多糖,这使其与传统意义上的革兰氏阴性菌具有显著区别.鞘氨醇单胞菌耐受贫营养的代谢机制使其在自然界中有着极强的生命力和广泛的分布,某些菌株具有细胞膜上的高分子通道与大质粒,能够降解高分子有机污染物〔尤其是多环芳烃(PAHs)〕.这些特性使得鞘氨醇单胞菌在环境污染治理与生物技术领域具有广阔的应用前景.图2表1参65     

海南红树林沉积物中多环芳烃降解菌群组成及降解率的比较研究

已有研究证明能从有PAHs污染的区域筛选相应的降解菌,海南红树林存在PAHs污染,但少有研究从海南红树林沉积物中筛选PAHs降解菌。文章的研究目的是从海南不同红树林分布区的沉积物中筛选PAHs的降解菌群比较PAHs的降解菌群降解特征,并阐明菌群降解率和菌群结构之间的关系,为环境中PAHs污染区域修复提供理论依据。通过采集海南不同红树林中24个样点的沉积物,以菲、芘、苯并(a)芘3种PAHs为混合碳源,富集培养降解菌群,用HPLC测定菌群降解率,以传统分离培养的方法比较菌群组成差异。所有样点筛得的群对3种底物的平均降解效率为菲(3-环)芘(4-环)苯并(a)芘(5-环)。由贪噬菌属和剑菌属组成的菌群Q15,对菲的降解率达到95.3%,由伯克氏菌属、鞘脂单胞菌属组成的菌群Q12对芘降解率为94%,仅有申氏菌属的菌群Q9,对苯并(a)芘降解率为49.7%。所有样点共筛得23个属60个种的降解菌,除两株为厚壁菌门外,其他均为变形菌门。其中变形菌门中菌DAC9的16S rRNA序列与最相近的菌株序列一致性为97%,可能是潜在新菌。结果表明,红树林沉积物中富集培养的PAHs降解菌群对3种底物的降解效率存在差异,其中中低环PAHs更易被降解。不同的菌属组合对PAHs的降解能力不同。并从沉积物中筛选出了一株潜在新菌。     

水-硅油双相体系对多环芳烃降解菌的筛选及鉴定

选用水-硅油双相体系驯化筛选降解多环芳烃的优势菌株。筛选体系为：50mL无机盐溶液＋10mL硅油。从74瓶富集液中,对降解效果明显的富集液进行多环芳烃降解率的液相色谱定量测定。对蒽的降解率最高为45%;对荧蒽的降解率最高为99%,几乎全部降解,对苯并[a]芘的降解率为27%。筛选到一株能够高效降解蒽、菲、芘、荧蒽的菌株,编号LD29,鉴定结果为矢野口鞘氨醇杆菌LD29（Sphingobium yanoikuyae LD29）。富集液Y12对5种多环芳烃的降解效果同样很明显。     

多环芳烃降解菌的获得及应用

运用双相(水-硅油)系统可进行有机物降解菌的筛选．本实验用此法获得了多环芳烃(PAHs)的降解菌，降解菌对PAHs有较好的降解作用．堆肥法处理PAHs中接入筛选到的降解菌可以大大加强降解效果．堆肥过程中堆温升高很快，对一些PAHs如荧蒽、芘、苯并[a]芘等可以彻底清除，对更多环的PAHs也可降到很低的浓度．图1表3参4     

太阳光照射土壤中多环芳烃化合物(PAHs)光催化降解动力学

以多环芳烃菲(Phe)、芘(Pyr)和苯并[a]芘(BaP)为目标污染物,研究了土壤pH和腐殖酸对太阳光降解PAHs动力学的影响,以及土壤pH对纳米TiO2和半导体Fe2O3催化太阳光降解PAHs动力学的影响.结果表明,太阳光照射下酸性和碱性土壤中PAHs的降解快于中性,在pH相同的条件下,三种PAHs的降解快慢的顺序为BaP>Pyr>Phe.在PAHs污染土壤中加入腐殖酸后光降解速率加快,5mg·kg-1腐殖酸可有效地促进土壤中PAHs的降解,腐殖酸起到敏化作用.在酸性条件下纳米TiO2和半导体Fe2O3催化降解最快,在碱性和中性条件下相差不大.     

微杆菌3-28对萘、菲、蒽、芘的降解

研究了以多环芳烃为唯一碳源富集培养的微杆菌3-28对不同多环芳烃化合物(Polycyclic aromatichydrocarbons,PAHs)及混合PAHs的降解能力,以及在无机基础培养基中生长时PAHs浓度与一些主要环境因子如pH值、盐度、温度对细菌降解PAHs的影响.结果表明,微杆菌3-28X对萘、菲、蒽和芘均有较高的降解能力,112 h后萘与菲完全降解,而蒽和芘28 d的降解率分别为97.54%、90.2%.初始底物浓度会影响细菌生长速率,底物浓度过高不利于细菌生长.相同培养时间下多底物培养液中的菌群浓度明显高于单底物系统.微杆菌3-28能够在pH 6.0-9.0、盐度10～30g/kg,温度40～55℃的环境下生存,并保持较高的降解能力.图8参33     

邻苯二酚2,3-双加氧酶基因克隆、定位和高效表达

采用特异性引物，以菲、芘降解菌株ZL5的代谢性质粒为模板，扩增出邻苯二酚2，3—双加氧酶(C23O)基因，将该基因和表达载体pET—30a( )连接，转化E.coli JM109(DE3)，获得了高效表达的转化子，SDS—PAGE结果表明，转化子的C23O蛋白不仅在细胞内存在，而且能被分泌到胞外，薄层扫描显示，转化子细胞内和细胞外表达蛋白总量占细胞总蛋白的42％，酶活分析表明，分布在转化子细胞内、外的表达蛋白都具有较高的C23O比活力，Southern杂交将菌株ZL5的C23O基因定位在内生质粒的不同酶切片段上。图5表1参12。     

鞘氨醇单胞菌:降解芳香化合物的新型微生物资源

鞘氨醇单胞菌属是一类丰富的新型微生物资源,可用于芳香化合物的生物降解.该属菌株凭借自身的高代谢能力与多功能的生理特性,在环境保护及工业生产方面具有巨大的应用潜力.但是由于对鞘氨醇单胞菌的认识较晚,该菌的生态价值及经济价值很少被关注,对其的研究也停留在初级阶段.本文综述了鞘氨醇单胞菌属自发现以来的研究进展,包括生理生化特性的描述、分类学研究、生物高聚物的合成、特殊组分鞘脂以及相关酶与基因的研究,并结合目前国际研究的热点,提出值得进一步探讨和研究的问题.     

一株除草剂氰氟草酯降解菌的分离鉴定与降解特性

氰氟草酯(Calofop-buty1)是一种芳氧苯氧羧酸酯类除草剂,其迁移、转化和分解等行为对环境及人类健康具有潜在危害.为了解其微生物代谢机制,从长期使用氰氟草酯的稻田土壤中分离到1株氰氟草酯降解菌株,命名为QDZ-B.菌株QDZ-B的16S rDNA基因序列长度为1 400 bp,在RDP数据库比对结果表明其与寡养食单胞菌属菌株的同源性最近,与模式菌株嗜麦寡养食单胞菌Stenotrophomonas maltophilia(AB008509)的同源性为99.8%.根据表型特征、生理生化特性和16S rDNA序列同源性分析,将菌株QDZ-B鉴定为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.).接种量为5%时,菌株QDZ-B在基础盐液体培养基中5 d对100 mg L-1氰氟草酯的降解率约为88.2%.菌株QDZ-B的降解效果与接种量成正相关,但接种量大于5%时,降解效率趋于平稳.菌株QDZ-B降解氰氟草酯的最适温度为30℃,最适pH为7.0.通过质谱分析鉴定了3个菌株QDZ-B降解氰氟草酯的代谢产物,分别为氰氟草酸、氰氟草酰胺和2-氟-3-对-乙氧基苯氧基苯酰胺.     

Porphyrobacter sp.D22F的降解特性及其在石油降解菌群中的生态位

为揭示多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解微生物资源的多样性和石油降解菌群的优势菌,研究了从南海沉积物中分离得到的一株PAHs降解菌D22F的降解特性及其在石油降解菌群D22-1中的生态位.对菌株D22F进行16S rRNA基因同源性分析及透射电镜观察以初步确定其种属,通过培养法、气相色谱质谱联用(GC-MS)测定其多环芳烃降解范围和降解率,通过简并引物PCR扩增其PAHs双加氧酶大亚基基因片段并进行系统发育分析,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测石油降解菌群中的优势菌.结果表明,与菌株D22F的16S rRNA基因相似度最高的模式株为产卟啉杆菌属Porphyrobacter tepidarius DSM 10594T(AF465839;98.55%).该菌株能降解萘、甲基萘、苊、硫芴、菲、蒽等;对初始浓度为0.2 g/L菲10 d后的降解率可达90%以上.从其基因组DNA中克隆到的PAHs起始双加氧酶大亚基基因phnAc与Novosphingobium aromaticivorans DSM 12444中的质粒pNL1(CP000676)上的bphA1f基因相似度最高,达到99.41%.DGGE谱图显示,菌株D22F是石油降解菌群中的3种优势菌之一,在传代菌群中可稳定存在.Porphyrobacter sp.D22F为产卟啉杆菌属(Porphyrobacter)中首株以低分子量PAHs为唯一碳源和能源的菌株,是石油降解菌群的优势菌.     

生物泥浆反应器中微生物数量变化与PAHs降解

分别以浓度、温度、接种量、通气量和表面活性剂为降解调控因子，采用平板记数法进行了生物泥浆反应器中微生物数量变化与ＰＡＨｓ降解的关系研究。结果表明：土壤中细菌数量与ＰＨＥ、ＰＹ投加浓度呈显著正相关。ＰＨＥ、ＰＹ初始浓度越高，细菌数量越大。此外，反应器的温度对微生物生长速度和数量有重要影响。反应器温度为３０℃时对细菌迅速繁殖有利，反应器温度为２０℃时对真菌生长繁殖有利。接种量为５％即可明显提高ＰＨＥ和     

微生物对水-沉积物中苯并[a]芘-镉复合污染修复的研究

从广东汕头贵屿镇的沉积物中分离得到1株对PAHs有较好降解能力且有较强重金属耐受性的菌株（简称B4）,菌种鉴定表明该菌为氧化节杆菌属。以土著微生物、处理方式、沉积物、修复时间等为不同的影响因子对该菌修复水体/沉积物中苯并[a]芘（BaP）-镉（Cd）复合污染进行了初步研究。结果表明：该菌同时具有降解BaP和吸附Cd的性能;土著微生物对BaP有一定的降解能力,并能显著促进B4降解BaP,当体系中BaP质量浓度为1.00 mg.L-1时,降解率达到了68.3%;Cd的吸附却因土著微生物的存在发生一定程度的解吸。振荡培养对BaP的降解效果略优于静止培养修复,而静止修复却更有利于Cd的去除。沉积物促进体系Cd的吸附,却减弱了菌种对BaP的降解。在静止培养修复中,BaP的降解主要发生在7 d以前,降解率保持在35%左右,此时Cd的去除效果亦较好。     

混合表面活性剂对菲和芘的增溶作用

比较了非离子表面活性剂 (Tween2 0 ,Tween40 ,Tween60 ,Tween80 ,Brij35和Brij5 8)与SDBS混合表面活性剂对菲和芘的增溶作用 .结果表明 ,在临界胶束浓度 (CMC)以上 ,表面活性剂对菲和芘有显著的增溶作用 ,菲的增溶顺序为 :Tween40 >Tween60 >Tween2 0 >Tween80 >Brij5 8>Brij35 ;芘的增溶顺序为 :Tween60 >Tween80 >Tween40 >Brij5 8>Tween2 0 >Brij35 .阴 非离子混合表面活性剂溶液的CMC值降低 ,胶束 水中溶质的分配系数Kmc增大 ,由此对菲和芘产生协同增溶作用 ,其顺序均为 :SDBS Tween60 >SDBS Tween80 >SDBS Tween40 >SDBS Brij5 8>SDBS Tween2 0 >SDBS Brij35 ,协同增溶程度在 1 1 7%— 65 8%之间 .     

Synergistic degradation of pyrene and volatilization of arsenic by cocultures of bacteria and a fungus

The combination of two bacteria (Bacillus sp. PY1 and Sphingomonas sp. PY2) and a fungus (Fusarium sp. PY3), isolated from contaminated soils near a coking plant, were investigated with respect to their capability to degrade pyrene and volatilize arsenic. The results showed that all strains could use pyrene and arsenic as carbon and energy sources in a basal salts medium (BSM), with the combined potential to degrade pyrene and volatilize arsenic. Bacillus sp. PY1, Sphingomonas sp. PY2 and Fusarium sp. PY3 were isolated from the consortium and were shown to degrade pyrene and volatilize arsenic independently and in combination. Fungal-bacterial coculture has shown that the most effective removal of pyrene was 96.0% and volatilized arsenic was 84.1% after incubation in liquid medium after 9 days culture, while bioremediation ability was 87.2% in contaminated soil with 100 mg·kg^?1 pyrene. The highest level of arsenic volatilization amounted to 13.9% of the initial As concentration in contaminated soil after 63 days. Therefore, a synergistic degradation system is the most effective approach to degrade pyrene and remove arsenic in contaminated soil. These findings highlight the role of these strains in the bioremediation of environments contaminated with pyrene and arsenic.     

萘降解质粒pND6的分离和鉴定

从工业废水中分离的假单胞菌 (Pseudomonassp .)ND6菌株 ,能以萘为唯一碳源生长 ,使无机盐培养基(MM)中 2g/L的萘在 48h内降解 98% .该菌株含有一个 115kb的大质粒pND6 .DNA杂交实验表明 ,pND6质粒含有与恶臭假单胞菌 (P .putida)G7菌株的NAH7质粒同源的萘降解基因 .图 3表 1参 14     

微生物对土壤和沉积物吸附多环芳烃动力学的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附菲和苯并[a]芘(BaP)吸附动力学的影响.结果表明:枯草芽孢杆菌对菲与BaP都可进行生物降解,对菲的利用率明显要大于BaP;接种微生物的土壤与沉积物对菲和BaP的吸附动力曲线与仅有微生物吸附的结果相近似,表明多环芳烃的降低主要是由于微生物的利用造成的;接种微生物后沉积物与土壤对菲的吸附量明显增大,而对BaP的吸附却降低.     

固定化微生物对土壤中苯并芘的降解

研究了3株细菌与3株真菌对土壤中苯并芘（BaP）的降解动态,从中筛选出1株细菌（Bacillus sp.）和1株真菌（Mucor sp.）,并采用吸附法将混合菌固定在改性后蛭石上,研究了固定化混合菌对土壤中BaP的降解效果。结果表明：细菌中芽孢杆菌（Bacillus sp.,SB02）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为33.0%,降解速率也最快,1周可降解12.6%的BaP;真菌中毛霉（Mucor sp.,SF06）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为69.7%;以改性后蛭石为载体用吸附法制得的固定化混合菌,传质性能好,对BaP的降解率42 d可达95.32%,高于游离菌20个百分点。