贪铜杆菌IDO转化吲哚合成靛蓝的特性研究

靛蓝是历史上最早发现,被广泛应用于印染、医药和食品等行业的天然染料之一。该实验室分离纯化得到一株能以吲哚为唯一碳源生长且具有转化吲哚合成靛蓝能力的菌株IDO,经16S rRNA基因序列分析鉴定为贪铜杆菌(Cupriavidus)。该研究进一步对该菌株合成靛蓝的条件进行优化,考察了外加金属离子、外加芳香化合物以及焦化废水中常见污染物等不同环境因素对其合成靛蓝特性的影响。结果表明,菌株IDO合成靛蓝的最佳条件为:温度30℃,转速150 r/min,培养基pH为7。在最优条件下,该菌株能在15 h内完全转化100 mg/L吲哚,并生成30 mg/L左右的靛蓝。实验证明Fe3+对靛蓝合成起促进作用,而萘及喹啉会明显抑制靛蓝的合成。菌株IDO能够转化4-甲基吲哚、5-甲基吲哚、7-甲基吲哚等吲哚同系物并合成相应的靛蓝类色素。该研究在微生物合成靛蓝方面提供了高效新颖的菌株资源,为靛蓝类色素的生物合成奠定理论基础。     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属 (Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150　r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680　mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150　mg/L时在8　h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.     

Methylobacterium sp.TP-1好氧降解四溴双酚A机理及其功能酶研究

四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)是目前使用最广泛的溴代阻燃剂之一,在各种环境介质中普遍存在,对人体健康具有潜在危害.本研究从沉积物中筛选得到一株可降解TBBPA的菌株,命名为TP-1,经16S rDNA序列分析鉴定为甲基杆菌(Methylobacterium sp.).在pH=7的条件下反应60 h,菌株TP-1对初始浓度为10 mg·L~(-1)的TBBPA降解率为74.87%.采用HPLC-MS测定TBBPA的降解产物,发现主要产物为二溴双酚A、双酚A、4-对羟基苯乙酮和二溴化芳香族化合物,其降解方式主要为β断裂、还原脱溴和氧化,进而初步推测出其降解途径.在此基础上,基于KEGG数据库分析菌株TP-1降解TBBPA的分子生物学机制,依据模拟降解途径和KEGG注释结果推测菌株TP-1降解TBBPA的功能酶为过氧化氢酶(EC:1.11.1.6)、卤代烷脱卤酶(EC:3.8.1.5)、卤乙酸脱卤酶(EC:3.8.1.3)和单加氧酶(EC:1.14.13.7).对这4种酶同源性和编码基因进行对比分析表明,这4种酶与甲基杆菌属菌株的相应功能酶均具有较高的同源性,且相应的基因簇在甲基杆菌属菌株中均具有较好的同线性,据此推测甲基杆菌属的多数菌株具有TBBPA降解能力.本研究可从分子水平阐述TBBPA的微生物降解机制,为相关研究提供有益参考.     

镰刀菌(Fusarium sp.)对2,4,6-三氯苯酚的降解特性及其机制

为了解镰刀菌(Fusarium sp.)降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的因素影响规律,研究了温度、p H、外加碳源、氮源、氯离子及TCP浓度对其降解特性的影响,分析了其降解动力学与降解途径.结论:镰刀菌能以TCP为唯一碳源和能源物质进行生长繁殖,TCP降解最适条件为:氮源Na NO3(0.2 g·L~(-1)),30℃,p H=6~7.外加碳源葡萄糖对降解TCP具有明显的抑制作用.氯离子浓度低于0.2 g·L~(-1)时对降解TCP具有一定的促进作用,但随着氯离子浓度的增加,TCP的降解受到了抑制.镰刀菌对TCP降解速率随着其浓度的升高而减缓.镰刀菌能降解10~50 mg·L~(-1)的TCP,其降解反应符合零级降解动力学方程.镰刀菌降解TCP过程中检测到2,6-二氯苯酚(RT 12.521 min),可推测TCP是通过2,6-二氯苯酚途径进行降解的.     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属(Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150 r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680 mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150 mg/L时在8 h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.     

Comamonas sp. IDO2合成靛蓝的特性研究

利用吲哚降解菌丛毛单胞菌(Comamonas)IDO2转化吲哚合成靛蓝,优化靛蓝合成条件,并对合成产物进行分析.结果表明,菌株IDO2能够在苯酚、萘、苯和菲的诱导下转化吲哚合成靛蓝,在苯酚诱导时靛蓝的产量最高.采用表面响应法优化菌株合成靛蓝的条件:吲哚197.76mg·L~(-1),苯酚203.39 mg·L~(-1),酵母浸粉0.18%,在此条件下靛蓝的合成量为9.0 mg·L~(-1),与初始条件下的产量相比提高了104%.此外,考察了不同金属离子对菌株IDO2合成靛蓝的影响,结果表明Ba~(2+)和Ca~(2+)对靛蓝的合成具有促进作用.采用液相色谱/飞行时间/质谱联用对菌株IDO2转化吲哚的产物进行定量和定性分析,发现合成产物主要为靛蓝和靛红,并依此提出了可能的反应途径.     

Rhodococcus sp. Ns对硝基苯酚的好氧生物降解

通过驯化富集培养,从红树林底泥中分离出6株硝基苯酚降解菌,其中Rhodococcus sp. Ns为对硝基苯酚（PNP）与邻硝基苯酚（ONP）的高效降解菌.在好氧条件下该菌可以耐受小于1.8 mmol/L的PNP,能够利用PNP和ONP为唯一碳源、能源和氮源生长并将其完全矿化.研究了Rhodococcus sp. Ns在不同pH、盐度与浓度范围下,PNP的降解特性并探讨了该菌降解PNP的途径.实验得出该菌在盐度<5‰、 pH>5的条件下能较快生长,1.5 mmol/L的PNP在96h内被完全降解,并检测到至少2种中间产物4-硝基儿茶酚(4-nitrocatechol)和1,2,4-苯三酚 (1,2,4-benzenetriol).红树林底泥中固有的细菌对PNP和ONP具有高效降解作用.     

Pantoea sp.IMH介导土壤中砷锑的形态转化

砷(As)、锑(Sb)污染是世界范围内比较严重的环境问题,且经常同时存在.微生物在As、Sb的氧化还原和迁移转化的过程中起着至关重要的作用.As和Sb作为同族元素,具有类似的化学性质和相关的微生物氧化还原机制.然而,砷还原菌株对As、Sb迁移转化机制的研究相对较少,特别是在As、Sb共存的土壤中.本研究的目的是探究含有ars C基因的砷还原菌株Pantoea sp.IMH对土壤中As、Sb的氧化还原和迁移转化.除了接种活细胞的活菌体系和非生物对照组,同时,考虑到自然界中细菌死亡裂解过程,还做了失活死细胞的死菌体系.结果表明,在活菌体系中,溶解态As(Ⅴ)有72.7μg·L~(-1)转化为As(Ⅲ),364.8μg·L~(-1)的溶解态的Sb(Ⅴ)没有还原,表明ars C介导的砷还原菌不能还原Sb(Ⅴ).在死菌体系中,总砷和总锑的含量分别为506.8μg·L~(-1)、821.1μg·L~(-1),是活菌体系(As=155.2μg·L~(-1);Sb=364.8μg·L~(-1))和非生物对照组中(As=57.6μg·L~(-1);Sb=271.1μg·L~(-1))砷锑含量的4倍左右.这可能是死菌体释放的胞内物质促进了砷锑的释放,3个体系中总砷和总锑释放量均显著性相关(P0.05).本研究进一步阐释了微生物对土壤中As和Sb迁移转化的影响.     

金属离子诱导Trichoderma sp.WL-Go合成纳米金特性研究

生物法合成纳米金是一种环境友好且经济高效的合成途径,受到广泛关注.普遍认为微生物合成纳米金是通过胞外分泌生物大分子而实现的一种自发脱毒过程.同时,相关研究表明低浓度的重金属离子对菌株胞外酶的活性会产生一定的影响,进而会对菌株合成纳米金的能力产生影响.基于此,本研究选择一株前期筛选得到的真菌Trichoderma sp. WL-Go,探究不同金属离子诱导菌株对其合成的纳米金特性的影响.结果表明,经Co~(2+)、Al~(3+)、Zn~(2+)、Sn~(2+)、Ni~(2+)等金属离子诱导后,菌株WL-Go合成纳米金的能力均有所提升,而Pb~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)与对照组相比,其合成的纳米金浓度及转化率都无明显变化.此外,Co~(2+)诱导菌株合成的纳米金呈现肉眼可见的团簇状,发生明显的团聚现象.本实验还考察了生物合成纳米金对4-硝基苯酚还原的催化特性,结果表明,Sn~(2+)和Pb~(2+)的诱导使菌株WL-Go合成的纳米金催化速率得到明显提升,而其他金属离子均有所抑制.最后选取革兰氏阳性菌Arthrobacter sp. W1和革兰氏阴性菌Escherichia coli BL21 (DE3)验证了不同金属离子诱导后合成的纳米金均具有良好的生物相容性.综上,本研究为对于拓宽纳米金的工业化应用前景有着重要意义.     

1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌Zobellella sp.B307的分离及脱氮特性

从胶州湾沉积物中分离出1株异养硝化-好氧反硝化菌株B307,采用16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定,采用单因素实验对其进行条件优化和耐盐特性研究,并在最优条件下考察其在单一和混合氮源中的脱氮效果.结果表明,该菌为Zobellella sp.,其最佳碳源为丁二酸钠,最适C/N为5,最适初始p H为9,最适温度为35~40℃.该菌株在混合氮源体系中12 h对NH_4~+-N和NO_3~--N的去除率分别为98.35%和99.75%;在盐度为75 g·L~(-1)(以NaCl计)条件下24 h对NH_4~+-N和NO_3~--N去除率仍分别保持在97.67%和94.39%.表明该菌株具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力和较强的耐盐特性,在高盐废水脱氮等领域具有广泛的应用前景.     

萘降解菌MQ合成靛蓝的研究

利用萘降解菌(丛毛单胞菌)MQ完整细胞对吲哚进行转化合成靛蓝,结果表明菌株MQ具有较好的靛蓝合成能力,靛蓝产量在4h左右即达到稳定.薄层色谱和高效液相色谱分析结果表明,合成的蓝色产物为靛蓝.考察了反应温度及摇床转速对靛蓝合成的影响,结果表明最适温度和转速分别为25℃和150r·min-1.随后,采用表面响应法确定了菌株MQ合成靛蓝的最优条件:菌株接种量OD6602.16,吲哚浓度200.55mg·L-1,pH=6.91.在最优条件下,菌株MQ合成靛蓝的产量为53.05mg·L-1,比初始条件下的产量提高了179%.     

链霉菌(Streptomyces sp.)对吲哚废水的降解特性

链霉菌(Streptomycessp.)HJ02能以吲哚为唯一碳源生长,考察了初始吲哚质量浓度、外加碳源、温度、pH等对其降解效果的影响,探讨了该菌降解吲哚的动力学与机理.结果表明,链霉菌对吲哚有很强的耐受力,在pH=7、温度为30℃的条件下培养6d,初始浓度为300mg·L-1吲哚的降解率达到97.4%.菌株对吲哚的降解过程动力学符合Andrews方程.外加葡萄糖会抑制链霉菌降解吲哚的速率,葡萄糖与吲哚之间存在底物竞争抑制.紫外光谱与GC分析表明,吲哚的特征杂环被链霉菌破坏.     

喹啉降解菌Ochrobactrum sp.的好氧降解特性及其在焦化废水中的生物强化作用

喹啉是焦化废水中的难降解有机物之一,以喹啉为唯一碳氮源从某焦化废水处理厂活性污泥中分离出1株喹啉降解菌KDQ3,16S r DNA序列分析表明KDQ3为Ochrobactrum sp.,其对喹啉降解的最适条件为37℃和初始pH 7.0~8.0,喹啉降解动力学符合Haldane模型.KDQ3能在10.4 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)存在时降解200 mg·L~(-1)喹啉.此外,KDQ3能在实际好氧池焦化废水环境中降解喹啉和提高COD去除率,说明该菌具有生物强化焦化废水的应用潜力.     

噻吩磺隆降解菌Staphylococcus sp.的分离及其降解特性与途径

采用富集培养技术从磺酰脲类除草剂污染土壤中筛选得到1株降解噻吩磺隆的细菌,命名为ZWS13.经形态特征和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为葡萄球菌属(Staphylococcus sp.).采用HPLC研究了初始底物浓度、温度、接种量、pH等因素对菌株ZWS13降解噻吩磺隆的影响.结果表明,菌株ZWS13对噻吩磺隆的降解具有较广的底物浓度范围,在7 d内对初始浓度5.0~100.0 mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到60%以上;菌株ZWS13降解噻吩磺隆的较适pH为8.0,较适温度为40℃,较适接种量为1%;其中,菌株培养温度为40℃时,菌株在10 d内对50.0mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到99%以上.降解谱测定结果表明,菌株对烟嘧磺隆、吡嘧磺隆和甲磺隆亦具有良好的降解效果.采用HPLC-MS分析确定了菌株对噻吩磺隆的5个降解产物,推测菌株对噻吩磺隆的降解途径主要为磺酰脲桥C—N键的断裂、脱甲基作用或脱酯作用的甲基丢失及三嗪环的开裂.研究表明,菌株ZWS13能够有效地降解噻吩磺隆,具有生物修复噻吩磺隆污染的潜力.     

接种Penicilliumsp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicillium sp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

Mn2+在黄杆菌FCN2菌株降解芘过程中的作用研究

利用紫外分光光度法和原子吸收分光光度法研究了Mn²⁺在菌株FCN2生长细胞、悬浮细胞、粗酶液降解芘时的影响作用.在菌体生长期加入0.1～5 mmol/L的Mn²⁺,对菌体的生长及生长量无影响,但对芘的降解均有促进作用,以加入0.1mmol/L的Mn²⁺效果最好,其对芘的平均降解率是对照的1.26倍.此时菌株富集的Mn²⁺为0.025mmol/L;在用无外加Mn²⁺培养的菌株FCN2悬浮细胞降解芘时,加入0.5 mmol/L的Mn²⁺,芘的平均降解率为对照的1.67倍.降解反应发生72h后菌株富集的Mn²⁺为0.18mmol/L;在酶促降解时加入0.1mmol/LMn²⁺,平均降解率为对照的1.30倍.结果表明,在不同时期加入的Mn²⁺对降解芘均有一定的促进作用.