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     

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.     

菲降解菌的筛选鉴定及其降解酶基因的研究

经过富集从活性污泥中筛选出两株菲降解菌WSCII和WSCIII,经16SrDNA鉴定,它们分别属于鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonassp. )和假单胞菌属(Pseudomonassp. ),在28℃下4d内对菲( 0. 6g/L)的降解率分别达到了70. 9%和78. 1%;在LB、萘和菲为碳源的培养条件下,测得菌体的双加氧酶比活力不同.在菲的诱导下,两株菌的双加氧酶比活力最高,而以LB和萘为碳源时酶的比活力较低,其中WSCII在萘中不能生长;这表明该酶在两菌中皆为底物诱导表达.以其它菌的萘双加氧酶基因大亚基片段做模板制备异源探针,与两菌总DNA进行斑点杂交;结果表明,这两株菌可能含有不同的菲双加氧酶基因.利用简并引物进行PCR扩增菲双加氧酶,结果仅能从WSCIII的总DNA中扩增得到目的片段,序列分析证明,该基因与已报道的(P. putidaNCIB9816 -4, AF491307 )双加氧酶同源性最高为98%. 图5参10     

青枯雷尔氏菌GMI1000菌株龙胆酸1,2-双加氧酶活性中心关键氨基酸残基的鉴定

生物信息学分析表明,位于青枯雷尔氏菌GMI1000菌株的染色体上的读码框RSc1087可能编码一个龙胆酸1,2-双加氧酶.本研究克隆、表达了该基因,并通过亲和层析对该基因表达产物进行了纯化.酶学测试结果证实,该基因编码的正是龙胆酸1,2-双加氧酶.SDS-PAGE结果表明,该酶亚基分子量约为38×103.基因的定点突变揭示105位、107位和146位组氨酸残基是该酶活性中心的关键氨基酸残基.     

青枯雷尔氏菌GMll000菌株龙胆酸1，2-双加氧酶活性中心关键氨基酸残基的鉴定

生物信息学分析表明,位于青枯雷尔氏菌GMI1000菌株的染色体上的读码框RSc1087可能编码一个龙胆酸1,2-双加氧酶.本研究克隆、表达了该基因,并通过亲和层析对该基因表达产物进行了纯化.酶学测试结果证实,该基因编码的正是龙胆酸1,2-双加氧酶.SDS-PAGE结果表明,该酶亚基分子量约为38×103.基因的定点突变揭示105位、107位和146位组氨酸残基是该酶活性中心的关键氨基酸残基.     

假单胞菌反式氯双烯内酯异构酶基因克隆和序列分析

从土壤中分离得到一株降解2,4-二氯酚能力较强的假单胞菌菌株GT241-1,从该菌株中克隆出参与降解2,4-二氯酚的反式氯双烯内酯异构酶基因(dcpE).克隆策略是采用Southern杂交对其邻近基因进行定位后构建基因组文库,再用斑点杂交从基因文库中筛选目的转化子.经序列测定得知,dcpE基因编码区1062bp.核苷酸和推测的编码氨基酸序列分析表明,dcpE与已在GenBank登记的相关基因有一定的差异.图5表1参12     

海洋苯酚降解菌Candida sp.P5的分离鉴定及其降解特性

从海洋沉积物中分离、筛选到一株能以苯酚作为唯一碳源和能源的酵母菌P5.根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和18S rDNA序列分析,确定菌株P5为假丝酵母菌属(Candida sp.).该菌株最适宜生长和降解苯酚的条件为:温度25℃,pH6.0～7.0,摇床转速100r/min,需氧;菌株P5能在较高浓度的苯酚条件下生长,在72h内可以降解95%以上的苯酚.对苯酚代谢途径和相关酶的研究发现,菌株P5主要在邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下通过邻位途径进行苯酚代谢.图7表2参24     

石油污染生物修复研究进展

石油污染多见于油田附近的土壤污染和海上油轮泄漏造成的海域污染,自1970s便出现了利用微生物降解石油污染物的生物修复研究,总结了1970s至今的相关文献发现石油污染生物修复技术受到越来越多的关注,其目前的主要研究方向包括:添加辅助营养物质或辅助乳化剂、石油污染降解过程的生物标记研究、菌株具体降解途径、工程示范研究.而由于石油污染成分复杂,不同微生物可利用的石油底物不同,降解途径也不同,因此传统的石油污染生物修复研究存在效率不高、难以维持等问题,而随着1990s以来分子生物学技术的迅速发展,其在石油污染生物修复中得到越来越多的应用,并有效地提高了修复效率.其应用主要包括以下两方面:(1)在掌握已有石油污染物生物降解途径和降解基因的基础上,研究针对石油污染不同底物的高效降解菌株,构建高效基因工程菌或功能互补的混合菌剂.譬如石油污染物的生物降解过程中,一系列的加氧酶/羟化酶起着最重要的作用,其中包括了单加氧酶和双加氧酶等.它们一般作用于降解的加羟基或后续的开环过程.而不同的脱氢酶、脱羧基酶、辅酶A连接酶等,则对底物加氧后的降解起着重要作用.因此本文重点分析整理了一系列典型石油污染物降解途径中的加氧酶及其参考菌株.(2)由于下游多态性分析方法的进步,越来越多的研究利用PCR对修复过程中群落的重要降解基因进行扩增,譬如对芳烃开环有重要作用的儿茶酚1,2-双加氧酶(C120)、儿茶酚2,3-双加氧酶(C23O)以及对长链烷烃降解起作用的alkB,alkM等基因,并进而应用rDNA扩增及限制性位点分析、梯度凝胶电泳、末端限制性片段长度多态性分析等方法监测研究石油污染的生物降解过程.本文总结了近年来石油污染修复中应用上述方法的研究,为今后的石油污染生物修复工作提供参考.     

甲苯降解菌JB-1的分离、鉴定与降解特性

从南京石化废水处理池的活性污泥中分离到1株能以甲苯为唯一碳源生长的细菌,命名为JB-1.根据其生理生化特征和16SrDNA(GenBank Accession No. EU869278)序列相似性分析,将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株在18h内能完全降解346.4mg/L的甲苯.降解甲苯的最适温度为30℃,pH为7.0,降解速率与初始接种量呈正相关.甲苯降解途径是通过甲苯双加氧酶形成顺甲苯二氢二醇,再经邻苯二酚2,3双加氧酶开环降解.     

石油烃降解酶及其基因的结构、功能和表达调控

研究烃降解酶及其基因是进行石油微生物分子检测和工程菌构建的重要基础.本文对目前烃降解酶及其基因的结构、功能和调控机制的最新研究进展进行了总结.催化烷烃好氧降解的起始酶有几类加氧酶,膜整合甲烷单加氧酶、萘-1,2-双加氧酶和异丙苯双加氧酶的晶体结构已经被解析.烷基或芳基琥珀酸合酶催化烃厌氧代谢的主要起始反应,而Azoarcus sp.乙苯厌氧代谢起始反应由乙苯脱氢酶催化.在细菌中,烃代谢相关基因主要通过形成操纵子进行表达调控,基因转录受烃或类似物诱导,并受细胞全局调控.一些微生物由于存在多种烃代谢途径而可能具有复杂的基因调控机制.此外,生态学研究表明,环境中烃降解基因的诱导动态与实验室内纯培养分析不同.在分析石油降解工程菌构建有待解决问题的基础上,提出了烃代谢综合调控和环境中相关酶及基因诱导研究的重要性,并对未来烃降解酶及其基因在有毒物降解理论研究和生物修复上的应用进行了展望.     

萘降解菌NAP_A的分离、降解性能和分子系统学研究

该文研究降解多环芳烃类环境污染物的微生物资源、降解活性和分子系统特征.利用萘-无机盐选择性培养基分离萘降解菌,用培养技术和气相色谱法检测菌株对底物的利用和降解情况,用分子克隆技术获得菌株的16S rRNA基因并测序,用DNAMAN软件对菌株的16S rRNA基因序列进行比对和系统发育分析.从淄博张店污水处理厂的活性污泥中分离到一株能降解萘的菌株NAP_A.此菌株在30 ～35 ℃和pH 7条件下较快的降解底物萘,其中30 ℃下,10 d内可以将初始质量浓度为320 mg·L-1的萘降解90％± 4.5％.对菌株NAP_A的16S rRNA基因进行了克隆和测序(EU142847),基于菌株NAP_A和相关菌株的16S rRNA基因进行系统发育分析,结果表明菌株NAP_A位于苍白杆菌属的分枝中,其中与假中间苍白杆菌种的同源性最高,可达99％,因此推断NAP_A菌是一株假中间苍白杆菌.此前并无苍白杆菌属成员降解多环芳烃的报道.这是首例苍白杆菌属成员降解多环芳烃的报道,对今后在环境污染防治中开发利用此类细菌具有指导意义.     

海洋苯酚降解菌Candida sp.P5的分离鉴定及其降解特性

从海洋沉积物中分离、筛选到一株能以苯酚作为唯一碳源和能源的酵母菌P5．根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和18SrDNA序列分析，确定菌株P5为假丝酵母菌属（Candicla　sp．）．该菌株最适宜生长和降解苯酚的条件为：温度25℃，pH6．0～7．0，摇床转速100r／min，需氧；菌株P5能在较高浓度的苯酚条件下生长，在72h内可以降解95％以上的苯酚．对苯酚代谢途径和相关酶的研究发现，菌株P5主要在邻苯二酚1，2-双加氧酶作用下通过邻位途径进行苯酚代谢．图7表2参24     

恶臭假单胞菌DLL-E4对硝基苯酚降解途径关键基因pnpC的突变分析

通过同源重组成功地敲除了恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)DLL-E4菌株的偏三苯酚1,2-双加氧酶基因(pnpC).pnpC插入失活菌株DLL-△pnpCl失去了降解对硝基苯酚(PNP)和对苯二酚(HQ)的能力,而pnpC敲除菌株DLL-△pnpC恢复了利用PNP和HQ的能力,但是降解速率降低.在不同硫酸铵分级梯度下PNP和邻苯二酚分别诱导的DLL-E4和DLL-△pnpC粗酶液对邻苯二酚的降解活性存在明显差异,表明恶臭假单胞菌DLL-E4中除pnpC参与PNP降解代谢过程外,还存在另一个双加氧酶替代了敲除的pnpC的功能,使得DLL-△pnpC代谢PNP的过程得以继续.     

常温常压纳米零价铁活化分子氧矿化三嗪类除草剂新策略

三嗪环的开环及矿化是三嗪类除草剂农药在环境中彻底消除的必要步骤.温和条件下高级氧化技术氧化三嗪类除草剂的最终产物是三聚氰酸,无法实现其开环矿化.本课题组拟通过在纳米零价铁活化分子氧氧化体系引入镍离子,促进氢自由基产生,调控体系中活性物种种类,诱导三嗪类除草剂加氢脱氯,避免羟基自由基加羟基脱氯生成极其稳定的三聚氰酸中间产物,优化三嗪类除草剂的降解途径,实现常温常压下纳米零价铁活化分子氧矿化三嗪类除草剂.本文计划系统考察体系中界面电子转移途径、分子氧活化机理、溶剂水的作用、活性物种的种类,深入分析活性物种生成和消亡途径;研究除草剂污染物的降解特性以及各种活性物种在三嗪类除草剂C—Cl和C—N键断裂过程中的作用,揭示不同活性物种与典型三嗪类除草剂的相互作用规律,阐明三嗪类除草剂降解和三嗪环开环等机理,为发展绿色高效农药污染控制技术提供理论支持.     

高效菲降解菌降解特性与蛋白组学研究

研究了各种条件下高效菲降解菌ZXl6对菲的降解特性,并借助一维与二维蛋白质组学分析技术,比对了菲诱导前后ZXl6蛋白表达差异.结果表明,该菌株利用菲生长的最适温度为35℃,最适pH为7.5,可以耐受并降解2 500 mgL-1菲.不能利用邻苯二甲酸,但可利用水杨酸和邻苯二酚.菌株细胞蛋白SDS-PAGE结果显示,菌株在菲诱导12 h后,出现两条M这l9x103和27x103的新增蛋白条带,从二维电泳图谱的相应分子量位置上发现3个新增表达蛋白,质谱分析与牛物信息学检索结果表明,2个点分别为芳香族加氧酶小亚基,1个点为顺式氯苯二氢二醇脱氢酶.     

苏云金芽胞杆菌YBT-1520中SigL及其增强子结合蛋白的结构与功能分析

为揭示SigL及其增强子结合蛋白(EBPs)在苏云金芽胞杆菌(Bt)中的调控功能,在全基因组测序的基础上,采用生物信息学方法,对YBT-1520菌株的SigL及其EBPs的结构和功能进行深入分析.结果表明,YBT-1520基因组中存在1个SigL和6个EBPs,而且EBPs在结构上具有丰富的多样性,包含了EBPs的所有可能的结构域组织类型.SigL所调控的基因涉及11个假定的COG代谢途径,其中包括能量代谢、氨基酸代谢、翻译与细胞周期等.根据EBPs在基因组的位置推测,YBT-1520的EBPs参与γ-氨基丁酸代谢途径、精氨酸代谢途径、支链脂肪酸降解途径、多糖分解代谢等代谢途径的调控.本研究将为揭示Bt杀虫晶体蛋白大量表达的调控机制提供新的思路.     

环戊酮和环己酮的微生物降解途径、相关酶和基因研究进展

简略介绍了环戊酮和环己酮的应用及危害,综述了目前国内外在环戊酮和环己酮微生物降解方面的研究进展.具体介绍了环戊酮和环己酮降解代谢的过程及其相关的酶类和编码这些酶的基因,重点阐述了环戊酮1,2-单加氧酶和环己酮1,2-单加氧酶及其编码基因.图4参19     

多环芳烃(PAHs)污染对滨海湿地入侵植物互花米草的影响北大核心CSCD

滨海湿地生态系统正遭受着人为活动或自然因素的威胁,为探究多环芳烃（PAHs）污染对滨海湿地入侵植物互花米草根际、根内微生物的影响及植物-微生物联合修复PAHs的潜力,设置含有不同浓度菲和芘的沉积物处理,通过盆栽实验对互花米草幼苗进行暴露.结果显示,培养70 d后,菲和芘的去除率分别为13%-36%和11%-30%;菲处理的互花米草根际沉积物中脱氢酶活性显著高于对照（P〈0.05）,非根际沉积物多酚氧化酶活性则降低10%.磷脂脂肪酸（PLFA）分析显示,菲处理显著降低了根际沉积物微生物量（P〈0.05）,尤其是革兰氏阴性菌下降了24%;而芘处理对脱氢酶、多酚氧化酶以及总微生物量的影响相对较小.100 mg/kg菲处理使得根际与根内革兰氏阴性菌PAHs-环羟基双加氧酶基因（PAH-RHDα-GN）丰度比对照组分别增加了100倍和3倍;而100 mg/kg芘处理使得根际与非根际沉积物中PAH-RHDα-GP丰度显著升高（P〈0.05）.上述结果表明,入侵植物互花米草对PAHs污染存在明显的响应,其根内细菌在植物-微生物联合修复PAHs污染具有重要的作用.     

一株具有氢自养能力的固氮粘质沙雷氏菌的分离鉴定、代谢特征与功能基因检测

氢氧化细菌（HOB）是能利用氧气氧化氢气供能以固定二氧化碳进行自养生长的一类细菌,但是目前对能够固氮的HOB研究甚少.在自然界中部分HOB常作为植物根际促生细菌（PGPR）存在,而固氮是可能的促生机制,有望从功能菌群中得到更多的固氮HOB,是否存在氢自养且可固氮的沙雷氏菌未知.从固氮氢氧化混合菌群中分离出一株产色素的固氮菌NF-HOB1,经16S rRNA基因测序鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）(GenBank:OQ625884),通过碳源或氮源限制培养实验验证其具有异养固氮生长、氢自养固碳生长能力,氢气氧化速率为0.187 5 mmol/d.聚合酶链式反应（PCR）扩增发现其质粒DNA编码固氮酶铁蛋白结构基因nifH,基因组编码种特异性的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）和氢化酶3的结构基因.基因组框架图测序进一步揭示了菌株的基因组特征,基因组长4 919 531 bp,蛋白编码基因4 778个.注释到氢化酶2、碳酸酐酶、GlnK型PII蛋白等,提示存在二氧化碳浓缩机制和以NtrB-GlnK-amtB/nifA为特征的全局氮调控机制.基因本体论...     

我国某塑料垃圾拆解地周边居民多环芳烃内暴露水平调查

采集我国某塑料垃圾拆解地周边50例居民尿液,酶解-固相萃取对其进行前处理,采用高效液相色谱-荧光检测器检测了其中8种多环芳烃羟基代谢物的含量水平,并分析其组成特征.结果显示,该地区居民尿液中2-羟基萘、2-羟基芴、2-羟基菲+3-羟基菲、1-羟基菲+9-羟基菲、4-羟基菲和1-羟基芘的均值浓度分别为9.19、9.11、0.97、2.42、0.09、1.36μmol.mol肌酐-1.各多环芳烃羟基代谢物的含量水平普遍高于北京、广东、江西等地区背景人群含量水平,也明显高于欧美国家背景人群的含量水平,表明该地区居民有着较大的多环芳烃摄入量;各多环芳烃羟基代谢物之间相关性差异较大,2-羟基萘、2-羟基芴、∑羟基菲与1-羟基芘间的相关系数在0.474—0.737之间,表明多种代谢物的联合测定可更客观地评价该地区居民多环芳烃暴露情况.