冰川环境耐冷菌的冷适蛋白酶分离纯化及酶学性质

采用离交和凝胶层析对“中国冰川1号”耐冷菌BacilluscereusSYPA23所产的蛋白酶进行分离纯化,并进行酶学性质研究.与中温酶相比,该蛋白酶具有较高的低温催化活力,其最适催化温度为42℃,适宜pH为7.0～8.5,SDSPAGE测定的分子量(Mr)为34.2×103.金属离子Mn2 、Ca2 对该酶有激活作用,Cu2 、Hg2 、Pb2 、Co2 对其活性有一定抑制作用.该酶属金属蛋白酶,其活性受EDTA强烈抑制,不受PMSF抑制.该蛋白酶具有低温酶典型的热不稳定性,0℃下半衰期24h,但Ca2 和一些低分子醇类物质能提高其稳定性.动力学数据分析表明,该蛋白酶在低温下对底物亲和能力高,在较宽温度范围内(25～45℃)均保持着较高的催化效能.图7表3参17     

一株耐冷菌所产降解酶的特性及应用

从我国寒冷地区筛选到一株能产低温降解酶的菌株.细菌学形态及16S rDNA鉴定表明,该菌株属希瓦氏菌属(Shewanella),最适生长温度为5～15℃,属耐冷菌,并暂命名为Shewanella sp.J5.菌株J5分泌的降解酶中蛋白酶和淀粉酶所表现的活力较高,在0℃下分别仍能保持20%和40%的酶活性,最适温度分别为40℃和30℃,最适pH分别为8.0和7.0～10.0,且对热敏感,属于碱性低温酶;金属离子中Mn2+、Fe2+对蛋白酶有明显的促进作用,而淀粉酶对金属依赖性较小;HPSEC结果表明,低温蛋白酶在水解酪蛋白过程中,对相对分子质量10 000的大分子肽水解能力很强.脱氢酶酶活测定结果表明,低温下菌株活性显著高于常温活性污泥,5℃下,添加菌株J5到活性污泥中可使废水COD去除率提高33%.因此,该菌株在低温污水处理上具有一定的应用前景.     

北极海洋沉积物低温硝化细菌的筛选、多样性与生长特性

寒冷地区冬季低温污水的生物处理长期存在着处理效果差、难以达标排放等难题;而极地特殊的环境与气候造就了独特的极地微生物生态系统,是微生物新种质的资源宝库.根据菌落形态特征,利用4种硝化细菌筛选培养基从12个站位的北极海洋沉积物中分离筛选,获得16S r RNA基因有效序列的低温硝化细菌达81株;基于16S r RNA基因的相似性分析与系统发育分析表明,分离到的菌株分属于细菌域的4个门、4个纲、8个目、16个科、22个属、30个种,其中γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)占大多数;有1株菌株与模式菌株的16S r RNA基因序列相似性小于97%,为潜在的新种.大多数菌株的温度和耐Na Cl浓度的生长范围分别为0-30℃和0-90‰,具有产蛋白酶、脲酶和β-半乳糖苷酶等胞外水解酶和利用葡萄糖、甘露醇和麦芽糖等多种碳源生长的能力.本研究结果可为北方地区寒冷季节低温生活污水的生物处理提供新的菌种资源.     

混合耐冷菌群的筛选、鉴定及其对生活污水净化的效能

以崇礼污水处理厂SBR反应池活性污泥和黑山湾湿地底泥为菌源,分离筛选出7株在10℃培养条件下生长性能良好的耐冷菌株,以生活污水为处理对象,分别测定单株菌对有机物、NH+4-N和NO-3-N的去除能力.结果表明,分离筛选出从属于假单胞菌属3株;从属于黄杆菌属2株;从属于耶尔森菌属和不动杆菌属各1株.在7株耐冷菌中,NL-1对COD的去除率为47%,NL-2对NH+4-N去除率为73%,NL-4对NO-3-N去除率达到91%.     

海洋石油降解菌的筛选与降解特性

用采自山东胜利油田的石油污染水体,以原油为唯一碳源,经人工海水培养基富集培养,得到lO株细菌.通过降解率的测定,发现其中一株细菌HB-1具有较强的石油降解能力,200 r/min振荡培养6 d,其原油的降解率达54.74%.根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和16S rDNA序列分析,确定HB-1为不动杆菌属(Acinetobacter sp.).进一步实验表明,该菌株最适宜牛长和降解石油的条件为:温度25～32℃,初始pH值6.5～7.5,盐度3%,此条件符合实际海洋环境的要求.图6表2参22     

螺孢菌ZG9901的筛选及其产碱性果胶酶发酵条件研究

用筛选培养基从芦苇土壤中筛选到７株碱性果胶酶产生菌株,经初筛选和复筛得到产酶活性较高的一株菌株ＺＧ９９０１,初步鉴定为螺孢菌属Ｓｐｉｒｉｌｌｏｓｐｏｒａ ｓｐｐ．最适摇瓶产酶条件是：果胶２０ｇ／Ｌ,乳糖２０ｇ／Ｌ,蛋白胨３ｇ／Ｌ,酵母膏４ｇ／Ｌ,ＫＨ２ＰＯ４１ｇ／Ｌ,ＭｇＳＯ４．７Ｈ２Ｏ０．０４ｇ／Ｌ,ＭｇＣｌ２０．２ｇ／Ｌ,ｐＨ９．０,３２℃培养３６ｈ达到产酶高峰。     

耐盐菌Pseudomonas brassicacearum YZX4的筛选、鉴定及其植物促生特性

植物根际促生菌(PGPR)具有促进植物生长的作用.从盐碱地植物根际土壤中分离筛选耐盐菌,测定其在盐胁迫下的1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活性、吲哚乙酸(IAA)合成能力、嗜铁素合成能力、无机磷溶解能力,以及在Ashby无氮培养基上的生长情况;并对同时具有以上促生功能的耐盐菌进行不同盐浓度下的促生功能测定、小黄白(白菜Brassica pekinensis的一个品种)种子萌发促生实验和菌株鉴定.结果显示,在筛选得到的15株耐盐菌中,菌株YZX4在10 g/L NaCl浓度下同时具有多种促生特性.在不同盐浓度下促生功能测定实验中,当盐浓度为10 g/L时,菌株的ACC脱氨酶活性(以α-KA/Pr计)、IAA合成量和嗜铁素相对含量最高,分别为11.07(±1.89)μmol mg~(-1)h~(-1)、36.42 (±1.81) mg/L和0.61 (±0.15),且随着盐浓度的增加而降低;在20 g/L盐浓度下,该菌株的固氮量、有机磷溶解量和无机磷溶解量最高,分别为4.79 (±1.61) mg/L、1.68±(0.04) mg/L和23.77 (±1.30) mg/L.在小黄白种子萌发促生实验中,当盐浓度为5.84 g/L时,YZX4的菌液(105 CFU/mL)对小黄白的种子萌发率、幼苗根、茎长和平均鲜重分别提高了7.19%、17.33%、23.85%和22.69%.根据形态特征、生理生化鉴定结果和16S rDNA序列分析,初步确定菌株YZX4为油菜假单胞菌(Pseudowonas brassicacearum).上述研究结果表明在盐胁迫下同时具备多种促生特性的菌株YZX4可作为盐碱地改良微生物菌剂的优良菌源.(图6表4参37)     

荒漠植物柠条产ACC脱氨酶根际促生菌的筛选及其促生特性研究

为获得荒漠植物柠条(Caragana korshinskii)根际促生菌并阐明其促生特性,为发掘和应用抗逆、促生优良菌种资源提供理论依据,采用定向富集方法,以1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一氮源从柠条根际土壤中筛选产ACC脱氨酶的菌株,测定菌株的酶活性、产IAA、固氮、解磷和产铁载体等促生特性,通过高效促生菌接种试验进行促生效果验证,结合形态特征和16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定。结果表明:从柠条根际分离出产ACC脱氨酶菌株5株,其ACC脱氨酶活性在0.33~2.43 U·mg~(-1)之间。5株菌株全部具有固氮、产IAA和产铁载活性,菌株AC3和AC5同时具有解无机磷能力。经鉴定,菌株AC1~AC4隶属于肠杆菌属Enterobacter,AC5隶属于节杆菌属Arthrobacter。以筛选出的具有高效促生潜能菌株AC3为供试菌株进行接种试验,结果显示接种后柠条幼苗的生物学指标较对照都有显著提高,其株高、根长、叶片数分别增长24.97%、29.21%和37.68%,地上鲜质量和干质量分别增长20.09%和23.08%,地下鲜质量和干质量分别增长39.19%和47.37%,AC3促生效果明显,尤其促进了幼苗地下部分的生长,具有进一步开发为微生物肥料的潜能。该研究结果为丰富荒漠区促生菌资源、促进促生菌的开发和利用奠定了基础。     

四环素降解菌的筛选及其降解特性

四环素类抗生素在畜禽养殖业中的大量使用给生态环境带来了严重危害.从活性污泥中筛选到一株对四环素具有良好降解能力的高效降解菌株,命名为TTC-1.形态观察、革兰氏染色及16S r RNA序列分析表明该菌株为革兰氏阴性菌,并鉴定为克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae).采用单因素试验分别研究温度、初始p H、接种量、金属盐种类等因素对该菌株四环素降解效率的影响.基于单因素试验结果,通过响应面优化该菌的四环素降解条件,拟合得到二次多项回归模型,确定了降解四环素的最佳条件为温度34.4℃,p H 7.22,Mn SO4浓度0.32 g/L.在最优条件下,预测四环素降解率为93.77%,验证值为94.26%,说明建立的模型具有较高的精度.本研究表明TTC-1对四环素具有良好降解效果,有望为该菌在含四环素的实际废水生物强化处理过程中提供理论参考.     

耐盐植物根际促生菌筛选及促生效应研究

开展盐渍化土壤中耐盐植物根际促生菌研究,有助于利用根际促生菌改良盐碱土壤.以前期分离自宁夏银北盐碱区耐盐植物根际土壤的110株细菌为材料,测定了菌株解磷、产IAA、产ACC脱氨酶和铁载体等促生特性,通过高活性菌株的交互作用,筛选出11个互不拮抗的菌株进行了菌种鉴定和复合菌群的构建,并验证了高效菌群C3和C8对植物幼苗的...     

一株产耐热纤维素酶菌株的筛选及酶学性质

采用纤维素刚果红平板法从大田蘑菇种植场建堆的稻草样中分离得到了1株能产具有较好温度耐受性和pH稳定性的纤维素酶的放线菌DY3.综合形态、生理生化特征以及16S rDNA序列分析,将其初步鉴定为嗜热裂孢菌(Thermobifida fusca).对该菌所产纤维素酶的性质研究表明:最适催化温度为65℃,在70℃保温60 min后仍有75%以上的活力;最适催化pH为7.5,在pH 5.5～10.0之间该酶的稳定性较好,pH 10.0的条件下仍有80%的活力;最适作用底物是羧甲基纤维素钠.研究可为木质纤维素的生物预处理提供一定参考价值.     

一株产脂肪酶嗜盐菌的鉴定及耐盐机理

从采自内蒙古锡林浩特地区盐湖的样品中筛选到产脂肪酶嗜盐菌JNPH-3,该菌株可在含有1.5～5mol/L NaCl的培养基上生长,最适生长温度45℃,最适pH7～9.5.经形态学分析、生理生化实验及16SrDNA鉴定,JNPH-3菌株为Halorubrum aidingense,属于极端嗜盐菌.JNPH-3菌株在生长过程中专一性依赖Na+,对Cl-依赖性较小,K+浓度变化对菌体生长无明显影响.高效液相色谱分析表明,JNPH-3菌株在液体复合培养基中能够产生四氢嘧啶,且与环境中盐浓度呈负相关,说明JNPH-3体内除存在产生四氢嘧啶的机制来维持渗透平衡,还有其它机制来维持细胞正常生长.     

产类胡萝卜素菌株的筛选及其培养条件初探

从土壤、植物落花、细菌污染的组织培养二三角瓶里的培养基上及被细菌污染的LB琼脂平板上分离筛选出十几株产类胡萝卜素的菌株，其中从污染的LB琼脂平板上分离的一株菌落颜色为黄色的菌株PBH，分类鉴定为库特氏菌属(Kurthia sp.)．菌株在以葡萄糖为碳源，添加番茄汁(3．6mL／L)、芝麻油(1．6mL／L)、Na2CO3(6g/L)和磷酸缓冲盐的液体培养基中28℃振荡培养5d，每mL培养液细胞生物量湿重达到65．57mg，类胡萝卜素产量达到9．896μg，菌体每g湿重细胞胡萝卜素含量为150．9μg．图10参13     

深海沉积物宏基因组文库中产蛋白酶克隆的筛选及性质分析

提取东太平洋深海沉积物宏基因组DNA,构建了未培养微生物宏基因组文库.该文库平均插入片段30 kb以上,含有7 000个克隆,含外源DNA总长度约为210 Mb.从文库中筛选到18个产胞外蛋白酶的克隆,16S rRNA分析表明,它们分别来源于假单胞菌(Pseudomonas)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)和弧菌(Vibrio)3个菌属.根据活性大小及来源菌株的16S rRNA序列比较,选择10个蛋白酶进行酶学性质分析,结果表明,它们的最适作用pH值在7～10之间,最适作用温度在10～40℃之间.其中Pro20蛋白酶最适作用温度最低,为10℃;Pro1蛋白酶具有最适作用温度低(20℃)、pH耐受性好、热稳定性较好等特性,具有良好的应用开发潜力.图6参16     

一株产木聚糖酶的耐冷皮壳正青霉菌鉴定与酶谱分析

从青海冻土中分离得到1株产木聚糖酶的青霉菌QH11,通过菌落特征观察、显微特征观察和18S rDNA同源性序列分析,鉴定该菌为皮壳正青霉,其最适生长温度为20℃.该菌以玉米芯水不溶木聚糖为碳源,于20℃摇瓶培养,d 4木聚糖酶达到高峰,酶活为28.13 U/mL,比酶活为9.73 U/mg,粗酶液的最适温度为47.5℃.SDS-PAGE和酶谱分析表明,该菌可产生3种木聚糖酶,其亚基相埘分子质量(Mr)分别为20.5×103、23.0×103和35.0×103.图6参15     

纤维素酶产生菌HS-F9的筛选鉴定和产酶条件优化

为了选育高产纤维素酶菌株,通过刚果红鉴别培养基以及滤纸条崩解实验测定,从牛粪堆肥中筛选到一株产纤维素酶的真菌HS-F9,根据菌株形态特性和18SrRNA基因序列分析,初步鉴定该菌为绿色木霉(Trichoderma viride).利用液体发酵培养产生纤维素酶,研究了碳源、氮源、培养时间、培养温度、培养基起始pH、接种量对菌株HS-F9产酶的影响.结果表明:产EG、CBH和FPA的最适碳源均为CMC-Na;EG和CBH在以蛋白胨为唯一氮源时酶活最高,FPase则在以黄豆粉为唯一氮源时酶活最高;产生EG、CBH和FPA的最适温度分别为30℃、30℃、33℃;最适起始pH为3.0、3.0和4.0;EG和FPase的最适接种量为2%,CBH最适接种量达到了8%;培养时间均以5～6d为宜.在最适条件下培养,该菌株EG、CBH和FPase的酶活分别达到了5275.3U/mL、8502.1U/mL和3619.1U/mL,是未优化前的1.42、1.35和1.32倍.图6表2参23     

生淀粉糖化酶产生菌Aspergillus niger(6#)的分离筛选及其产酶条件

从大曲中分离到了1株降解生淀粉能力较强的黑曲霉Aspergillusniger(6#).固体发酵酶活可达2461U/g,RDA值为21.47%;液体发酵酶活可达353U/mL,RDA值为20.30%.以6#菌为实验材料,进一步考察了氮源、碳源及pH对生淀粉糖化酶形成的影响.实验结果表明,无机氮源NaNO3较有机氮源蛋白胨更有利于生淀粉糖化酶的形成;pH是影响生淀粉糖化酶形成的重要因素,低pH会阻遏生淀粉糖化酶的形成;玉米粉和麦芽糖较其它碳源更有利于生淀粉糖化酶的形成.图4表2参12     

海南东寨港红树林聚磷菌的筛选及其特性

海南东寨港红树林自然保护区生态环境与聚磷菌的聚磷过程好氧-厌氧交替环境高度一致.为获得高效聚磷菌,本研究随机采集该区域134份淤泥样品,通过BCIP蓝白斑筛选法、异染颗粒和PHB颗粒染色以及测定聚磷能力相结合的方法进行筛选.总共获得185株初筛菌株,其中42株菌的聚磷能力达20%以上,最高可达69.5%,有效聚磷菌株分离率为22.7%.利用Biolog微生物鉴定系统和16S r RNA基因序列分析鉴定菌株,发现所筛聚磷菌多为不动杆菌属(Acinetobacter),也有芽孢杆菌属(Bacillus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和假单孢菌属(Pseudomonas),并且表现出一定的差异性.本研究表明东寨港红树林具有丰富的聚磷微生物资源,可为修复磷富营养化水体恢复生态平衡提供有效的候选菌种.(图3表3参28)     

氯氰菊酯降解菌的筛选鉴定及其降解特性研究

从农药厂废水排放口附近的污泥中分离到1株能降解氯氰菊酯的细菌LQ-3.根据其形态、生理生化特征和16S rDNA(GenBank Accession No.FJ222585)序列分析,将该菌株鉴定为Starkeya sp..LQ-3菌株只能以共代谢方式降解氯氰菊酯,在有酵母粉、蛋白胨、葡萄糖等营养物质存在的条件下,5 d内对20 mg·L-1氯氰菊酯的降解率达到72.1%.LQ-3菌株降解氯氰菊酯的最适温度为30 ℃左右,pH值为7～8.LQ-3菌株还能降解功夫菊酯、甲氰菊酯、联苯菊酯和溴氰菊酯.酶的定域试验表明,LQ-3菌株降解氯氰菊酯的酶属于胞外酶.