菲反硝化降解菌群的富集及其群落结构解析

从潜在多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)污染的油田区域采集土壤样品,以菲为唯一碳源且添加硝酸根的培养基来富集土壤中的菲反硝化降解菌群.随后,通过定量PCR(Polymerase Chain Reaction)测定了获取的富集菌群中反硝化相关功能基因(硝酸还原酶基因nar G、亚硝酸还原酶基因nir S)的丰度,并通过Illumina Mi Seq测序对其中的细菌群落结构进行解析.结果表明,获取到的3个菌群(PDN-1、PDN-2和PDN-3)12 d内对菲的降解率分别为45.18%、34.04%和25.92%.各富集培养菌群中nar G的丰度均高于nir S,且菲降解率最高的PDN-1中的反硝化相关基因丰度较低.Illumina Mi Seq测序结果表明,菲降解率最高的富集菌群PDN-1同时也具有较高的细菌多样性指数,变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是各富集菌群中的优势菌门,且Proteobacteria在3个富集菌群PDN-1(97.78%)、PDN-2(96.57%)、PDN-3(93.90%)中的比例均最高.变形菌门的Pseudomonas(γ-Proteobacteria)和Methylophilus(β-Proteobacteria)则是各富集菌群中最大的优势菌属,前者为公认的PAHs降解菌,而后者则为能够利用还原型"一碳化合物"的特殊菌属.细菌多样性与菲的降解率呈正相关,表明菲的反硝化降解可能是多种细菌参与的共同结果.上述结果可为揭示典型PAHs反硝化降解的微生物机制提供理论依据,同时为深入研究反硝化与菲代谢的偶联机理打下基础.     

Pseudomonas sp.JM2菲降解酶基因解析

Pseudomonas sp.JM2是一株新发现的菲好氧高效降解菌,文章通过对该菌株菲降解基因簇的解析,发现降解关键酶基因均处于质粒上。获得了该菌菲双加氧酶、顺-3,4-二氢二羟基菲脱氢酶、3,4-双羟基菲双加氧酶、2-羟基-2H-苯芘[h]色原烯-2-羧酸盐异构酶、水合-醛缩酶、1-羟基-2-萘甲醛脱氢酶、1-羟基-2-萘甲酸双加氧酶、反式-2'-羧基苄基丙酮酸水合-醛缩酶、2-羧基苯甲醛脱氢酶的基因序列。通过与14种多环芳烃降解菌的基因序列比对,发现JM2降解关键酶的基因序列与产碱杆菌AFK2有96%的同源性,而与同种属的假单胞菌的同源性仅有约55%。进一步用同源模建的方法获得了JM2菲双加氧酶α亚基的关键氨基酸,并结合已知的代谢产物分析,推测该菌株通过邻苯二甲酸途径降解菲,该降解途径与目前已知的假单胞菌菲降解途径不同。实验结果对于评价JM2菲降解物的环境影响、进一步通过基因调控和改造提高JM2的降解能力奠定了基础。     

脱氮副球菌W12降解吡啶的影响因素及其赋存质粒特性

从实验室的废水生物处理反应器内的活性污泥样本,筛选出来一株以吡啶为唯一碳、氮源的脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans),命名为W12;研究了温度、pH值、吡啶初始浓度和投菌量对W12降解吡啶的影响.结果显示,在试验温度范围内高温有利于W12降解吡啶;同时W12降解吡啶的最适pH值范围在7-9;吡啶初始浓度越大降解时间越长,且投菌量越大吡啶降解越快.此外还研究了W12菌上赋存的质粒特性.脉冲场试验表明,W12菌上2个质粒的大小分别为169 kb和182 kb,并通过质粒消除试验证实了质粒参与了编码吡啶降解基因.     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

一株菲降解菌的分离鉴定及其固定化条件研究

从取自某焦化厂生物处理装置的活性污泥中分离筛选出一株菲的降解菌株PH1。经形态学观察和ITS序列分析,对PH1进行了菌种鉴定。采用累托石、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)作为固定化载体材料,氯化钙作为交联剂,将菲的降解菌包埋制备固定化微生物小球,通过正交实验确定了微生物小球的最佳制备条件。结果表明,菌株PH1初步鉴定为茄镰孢菌或该菌的一个株系。在微生物包埋量取10%(v/v)的情况下,固定化茄镰孢菌的最佳制备条件为:累托石2.5%,PVA11%,海藻酸钠0.3%,CaCl2 3%。对于初始浓度为40mg/L的菲溶液,游离茄镰孢菌经过108h对菲的降解效率达到49.25%,固定化茄镰孢菌小球可明显提高对菲的去除效果,经32h,去除率可达到100%。     

降解直链烷基苯磺酸钠(LAS)菌株的筛选及其降解质粒的研究

从长期受LAS污染的土壤中分离,筛选到三株高效降解LAS菌,它们可利用LAS为唯一碳源生长,经鉴定其中两株为邻单胞菌(PLesiomonas),一株为黄单胞菌(Xanthomonas)。对这三株菌进行的质粒消除和检测实验结果表明它们利用LAS的能力依赖于降解质粒的存在。     

一株菲降解细菌的分离及其特性

利用平板熏蒸和双氧加合酶活性测定的方法 ,从大庆油田水体中筛选出 1株对菲具有降解活性的细菌 ,Phx1.在LB培养基中 ,能将浓度为 10 0 μg/mL的菲在 2 4h内完全降解 .与无机盐培养基相比 ,LB和牛肉膏蛋白胨培养基能促进此菌对菲的降解 ,尤其能促进对中间产物的进一步转化 .经质粒消除证明 ,Phx1具有 2个质粒 ,且较大的 1个对菲的降解是必须的 .通过对其形态、生理生化特性 ,16SrDNA序列分析 ,鉴定Phx1为土壤杆菌属细菌 ,其 16SrDNA序列与Agrobacterium tumefaciensUP 3、Agrobacterium albertimagni的相似性最高 ,分别达到 97 8%和 96 6 % ,但对向日葵的致瘤实验为阴性 .     

多环芳烃蒽高效降解菌的筛选及其降解中间产物分析

采用选择性富集培养方法,从海洋沉积物中分离到能以高浓度蒽为唯一碳源且生长良好的优势菌,经形态学观察和生化检验初步鉴定此菌为黄杆菌属(Flavobacterium)。根据GC/MS方法测定了蒽的含量,经过5 d的优势菌培养对初始浓度为50 mg/L蒽的降解率可达77.6%。在萘、蒽和菲的混合物浓度分别为15 mg/L的情况下,该菌对菲的降解效率明显低于对蒽的降解效率,表现出对多环芳烃的酶降解具有很强的选择性。经对萃取中间代谢产物的质谱分析表明降解蒽的中间代谢产物主要有phthalic acid diisobutyl ester(邻苯二甲酸二异丁酯),9,10-anthracenedione(9,10-蒽醌)和dibutylphthalate(邻苯二甲酸二丁酯),说明它可能通过邻苯二甲酸途径来降解蒽。     

莲藕状固定化真菌(镰刀菌)对土壤中菲、芘的降解

采用莲藕状聚乙烯醇复合载体对镰刀菌(Fusarium sp.)固定化包埋,分别进行了不同接种量的固定化真菌对菲、芘的降解,固定化真菌对不同系列浓度菲、芘的降解试验,以及对固定化真菌在自然土壤中对菲、芘降解的各项参数作了测定,结果表明,固定化真菌具有较好的降解效果,同时用电镜观察研究了镰刀菌在固定化载体中的分布形态.自然土壤中固定化真菌在360h时,对菲、芘的降解效率分别为76.96%和20.69%,而土著菌仅达到33.37%和15.28%.     

PAHs降解菌的分离、鉴定及降解能力测定

以芴、菲、蒽、芘为碳源和能源筛选、分离PAHs降解菌。14株能降解利用PAHs的菌株被分离。通过HPLC分析,在含芴、菲、蒽、芘的混合培养基质中10号菌的降解能力最强。研究它的降解性能和生长情况,表明该菌在混合反应体系中培养30d后对芴、菲、蒽、芘的降解率分别为95.27、90.46、28和80%;在只含一种PAH的单反应体系中该菌对芴、菲、蒽的降解能力提高,降解率分别可达98.91、94.32和52.17%,而对芘的降解能力则降低,降解率仅为62.47%。与混合PAHs培养体系相比,在单一PAH培养体系中,细菌的对数生长期缩短1/3。经生理生化鉴定和16SrDNA序列对比分析,确定10号菌株属于假单胞菌,命名为PseudomonasspFAP10。     

两株有机物降解菌株质粒特性的研究

利用质粒消除法对丙烯酰胺降解菌株B6和四氢呋喃降解菌株THF92株菌株的质粒与性状的相关性进行了初步研究.结果表明,吖啶橙和苯甲酸钠对2株有机物降解菌株的质粒均不能消除,而十二烷基苯硫酸钠(SDS)对2株有机物降解菌株的质粒有部分消除,质粒消除率分别为25%和16.7%.2株有机物降解菌株的质粒消除后菌株的抗性下降,对有机物的耐受性下降,降解能力也下降,推测质粒与菌株生长特性有一定的相关性,可能携带与有机物降解相关的基因.     

农药降解质粒向根瘤菌的转移

研究了细菌农药降解质粒P~(JP4)向根瘤菌的转移以及农药降解质粒引入根瘤菌后,对其共生性、固氮能力和根瘤结构的影响。结果表明,三种根瘤菌受体均接受了农药2,4-D降解质粒P~(JP4)。转移频率在4.0×10~(-6)—6.4×10~(-6)之间。其中一个受体菌株在灭菌土壤中接受该质粒,其转移频率为5.1×10~(-7)。接受了农药降解质粒的接合子保持了根瘤菌的共生性状、乙炔还原活性,所形成的根瘤结构与亲本株没有明显差别。从根瘤中分离的接合子仍保持了质粒P~(JP4)。     

萘降解性质粒的筛选及其在炼油污水处理场中的转移

从炼油污水处理场活性污泥中分离到一株能以萘为唯一碳源的假单胞杆菌(Pseudomonas sp.)S13。通过质粒接合转移、质粒消除以及分子杂交,证明假单胞杆菌S13降解萘的功能是由质粒编码的。应用膜扩散器在炼油污水处理场进行的现场试验证明,假单胞杆菌S13的萘降解性质粒,可在污水处理场里通过接合转移传递到另一个从同一环境分离的假单胞杆菌T9中去,并使后者获得利用萘的能力。这一结果表明,当条件合适时,降解性质粒可在自然环境里的细菌群体中扩散。     

Promotion mechanism of self-transmissible degradative plasmid transfer in maize rhizosphere and its application in naphthalene degradation in soil

Rhizospheres can promote self-transmissible plasmid transfer, however, the corresponding mechanism has not received much attention. Plant-microbe remediation is an effective way to promote pollutant biodegradation; however, some pollutants, such as naphthalene, are harmful to plants and result in inefficient plant-microbe remediation. In this study, transfer of a TOL-like plasmid, a self-transmissible plasmid loaded with genetic determinants for pollutant degradation, among different bacteria was examined in bulk and rhizosphere soils as well as addition of maize root exudate and its artificial root exudate (ARE). The results showed that the numbers of transconjugants and recipients as well as bacterial metabolic activities, such as xylE mRNA expression levels and catechol 2,3-dioxygenase (C23O) activities of bacteria, remained high in rhizosphere soils, when compared with bulk soils. The number of transconjugants and bacterial metabolic activities increased with the increasing exudate and ARE concentrations, whereas the populations of donor and recipient bacteria were substantially unaltered at all concentrations. All the experiments consistently showed that a certain number of bacteria is required for self-transmissible plasmid transfer, and that the increased plasmid transfer might predominantly be owing to bacterial metabolic activity stimulated by root exudates and ARE. Furthermore, ARE addition increased naphthalene degradation by transconjugants in both culture medium and soil. Thus, the combined action of a wide variety of components in ARE might contribute to the increased plasmid transfer and naphthalene degradation. These findings suggest that ARE could be an effectively alternative for plant-microbe remediation of pollutants in environments where plants cannot survive.     

质粒pT7降解三氯苯的功能研究

从以1,2,4-三氯苯为唯一碳源的降解菌--施氏假单胞菌(Pseudomonas Stutzeri)T7中提取到一个降解质粒,为研究该质粒的降解功能,将其转化到E.coli JM109中,转化子获得了降解1,2,4-三氯苯的能力.采用色谱/质谱联用(GC/MS)技术检测到转化子E.coli JM109(含质粒pT7)降解1,2,4-三氯苯过程中的部分中间产物分别为2,3,5-三氯-2,4-己二烯二酸、2,5-二氯-2,4-二烯-1,4-内酯-己酸、2,5-二氯-4-氧代-2-烯己二酸;在转化子中分别检测了三氯苯双加氧酶、脱氢酶、邻苯二酚1,2-双加氧酶的酶活性.     

热处理重组质粒DNA的复性及其在水环境中的降解特性

为了考察热处理后的重组DNA进入水环境后可能存在的环境风险,以pET-28b质粒为材料,以质粒相对转化效率为指标,考察了热变性重组质粒DNA的复性可能性,并在此基础上构建了人工模拟水环境系统,研究了热变性质粒DNA在水环境中的降解速率和影响因素.结果表明,热变性pET-28b质粒经过30min后,其转移活性可以得到恢复,在4～37℃之间,温度越高越有利于热变性质粒的复性.热处理过程中未被降解的质粒DNA进入水环境后,在pH值为7、8时降解速率相对较慢,在pH值为5、6、9的条件下,降解较快,但在任何pH下,1.0h后仍存在未降解的质粒DNA.水环境中的NaCl对热处理质粒DNA有一定的保护作用,而且这种作用是随着NaCl质量分数的提高而增强.进入水环境中的热变性DNA有足够的时间复性,从而可能发生基因转移.因此,这些热处理的质粒DNA进入环境后理论上存在一定的生态风险.     

质粒基因强化活性污泥系统对2,4–D的降解

以携带质粒pJP4[含编码2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)降解功能的基因片段]的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443::gfp2x (pJP4::dsRed)为供体菌,通过半连续流实验研究了质粒基因强化对活性污泥系统的2,4-D的降解效应及菌群结构的影响.结果表明,以初始浓度约为320mg/L的2,4-D为唯一碳源,向活性污泥系统投加携带pJP4质粒的基因工程菌P. putida,运行初期,降解促进作用不明显;随着半连续流反应的进行,促进作用显著增强.与对照系统相比,降解速率之差最高为6.67mg/(L·h).从基因强化系统中筛选到1株占有优势的接合子,经鉴定为Alcaligenes sp.::pJP4. Alcaligenes sp.本身不具备降解2,4-D的能力,获得质粒pJP4后,对2,4-D降解能力大幅度提高,与野生型2,4-D高效降解菌Bacillus sp.相当. PCR-DGGE分析表明,在受到2,4-D冲击条件下基因强化的活性污泥系统较对照系统保持了相对更加稳定的菌群结构.     

Location and PCR analysis of catabolic genes in a novel Streptomyces sp. DUT AHX capable of degrading nitrobenzene

A novel strain of Streptomyces sp.DUT_AHX was isolated from sludge contaminated with nitrobenzene and identified on the basis of physiological and biochemical tests and 16S ribosomal DNA (rDNA) sequence analysis.The optimal degradation conditions were as follows:temperature 30℃,pH 7.0-8.0,shaking speed 150-180 r/min,and inocula 10%(V/V).The strain,which possessed a partial reductive pathway with the release of ammonia,was also able to grow on mineral salts basal (MSB) medium plates with 2-aminophenol, ph...