环境因子对脱氯功能念珠藻Nostoc PD-2降解多氯联苯过程中基因表达的影响

以分离筛选自多氯联苯污染水稻田中的脱氯功能蓝藻Nostoc PD-2为材料,两种典型的三氯代多氯联苯PCB28和PCB30为目标污染物,在不同的氮源、碳源和培养温度条件下,研究了脱氯功能藻种Nostoc PD-2中双加氧酶基因和细胞色素b6f复合体铁硫蛋白基因的表达情况及两种基因对脱氯作用的影响.结果显示,以硝酸钠作为氮源时,与氮气氮源组相比,PCB28和PCB30降解组中的两种基因均显著上调表达,双加氧酶基因的上调倍数分别为1.9和5.7倍,铁硫蛋白基因的上调倍数分别为1.1和1.7倍;添加碳酸钠时,与对照相比,双加氧酶基因最高上调了2.2倍,铁硫蛋白基因最高上调了3.4倍;提高温度对双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的表达均有促进作用.相较于铁硫蛋白,双加氧酶基因相对表达量与PCB28和PCB30的脱氯百分比之间的相关系数分别为0.872和0.832,表明双加氧酶基因活性与功能藻种PD-2脱氯降解PCBs的相关性更高.本研究结果表明,不同环境因子可引起脱氯功能藻种Nostoc PD-2降解PCBs过程中双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的差异表达,添加碳源对降解效果的促进作用最明显,脱氯功能藻种在工程应用中采用优化的环境条件有利于提高降解效率.     

维生素B12对脱氯功能蓝藻降解2,4,4’-三氯联苯的促进作用研究

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是环境中典型的持久性氯代有机污染物.PCBs污染的生物修复问题是当前环境科学领域的热点.以维生素B12(VB12)为实验材料,应用无氯培养体系,研究了VB12对脱氯功能蓝藻Nostoc PD-2脱氯降解2,4,4’-三氯联苯(PCB28)和降解过程基因表达的影响.结果表明,添加不同浓度的VB12能够促进Nostoc PD-2对PCB28的降解,添加浓度分别为10、100和1000μg·L-1的维生素B12时,与未添加VB12组相比,其7 d脱氯百分比分别提高了11.0%、19.7%和21.9%;添加10μg·L-1和100μg·L-1维生素B12条件下,PCB28的降解半衰期从5.53 d缩短至3.08 d.添加维生素B12后,细胞色素b6f复合体铁硫蛋白基因和双加氧酶基因的表达量均与PCB28的降解效果呈现显著相关性,铁硫蛋白基因表达量与PCB28降解效果的相关性更高.上述结果表明添加VB12能够有效促进脱氯功能藻种PD-2对PCB28的降解,并在基因水平上影响功能藻种的降解活性,这能够为开发高效生物降解PCBs的技术和脱氯功能藻种降解PCBs的机制提供科学依据.