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     

病死猪堆肥高效降解复合菌系的构建及应用效果

为了缩短堆肥时间、提高堆肥产品质量,从病死猪好氧堆肥样品中筛选能高效降解蛋白质和脂肪的安全菌株,经拮抗验证后构建出病死猪堆肥高效降解复合菌系并进行现场堆肥试验.结果显示通过分离纯化共获得36株具有尸体降解能力的安全菌株,经酶活性测定复筛出10株具有较高蛋白酶及脂肪酶活性的菌株,对其进行菌种鉴定及菌株间拮抗研究后,混合构建为5组复合菌系,分别为A、B、C、D和E.通过比较复合菌系的蛋白酶及脂肪酶活性大小,进一步选择优选复合菌系E进行现场堆肥试验,结果表明堆肥期间对照组和接菌各组(2%和4%)最高温度分别达到约56.3、60.8和61.2℃;低剂量和高剂量接菌组堆肥温度达到55.0℃以上的高温天数均持续约7 d,显著高于对照组的3 d(P 0.01);堆肥结束时,对照组和接菌各组(2%和4%)降解率分别达到78.7%、97.7%和98.0%.本研究构建的复合菌系E可有效提高堆肥温度并延长高温维持时间,加速病死猪的降解.(图5表2参30)     

一株微囊藻毒素-LR降解菌的降解特性

研究了从某人工湖底泥中筛选出的1株能够降解微囊藻毒素-LR(MC-LR)的菌株JM13的降解特性.实验结果表明,当加入50 mg·L-1淀粉作为外加碳源时,菌株对初始浓度为0.5 mg·L-1MC-LR的降解率可达44.5%;低浓度重金属Cu2+的加入可在一定程度上提高菌株对MC-LR的降解,降解率可达到44.8%;随着时间的延长,菌株对MC-LR的降解率不断增大,到第10天达到52.6%,当投入菌龄为36 h的菌悬液时,降解率可达到55.4%.对该菌株细胞表面疏水性(CSH)的测试结果显示,在菌JM13细胞表面疏水性最大的情况下(即有机∶相水相=3∶4时),添加淀粉及低浓度(0.5 mg·L-1)Cu2+可以在一定程度上抵御降解过程中细菌表面疏水性的降低,使菌体细胞能更好地同污染物接触,从而在一定程度上提高菌株对MC-LR的降解.     

一株孔雀石绿降解菌的分离鉴定及降解特性

从某化工厂的废水处理池污泥中分离到一株孔雀石绿降解菌,命名为K4-W.根据生理生化特征和16S rRNA基因序列相似性分析,将其初步鉴定为Raoultella sp.该菌在48h内对20mg/L的孔雀石绿降解率为82.5%,降解孔雀石绿的最适温度为30℃,外加碳源或Pb2+对其降解有明显的促进作用,增大接种量也有利于提高降解效率,较高浓度的孔雀石绿则对降解有抑制作用.该菌在降解过程中没有生成无色孔雀石绿,这不同于已报道的孔雀石绿降解途径,但该菌是否具有新的降解途径还需进一步研究.     

一株同时降解3种邻苯二甲酸酯降解菌的筛选鉴定及降解特性

选择邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DnBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)作为目标污染物,采用富集驯化法从设施菜地土壤中筛选出1株可同时降解DMP、DnBP和DEHP的细菌MB1.经形态、生理生化特征及16S rDNA序列分析,初步鉴定为微杆菌属(Microbacterium sp.).通过正交试验研究了该菌株的最优降解条件以及最优条件下该菌株的生长曲线和降解曲线,最后在培养条件下研究了该菌株对人工污染土壤中邻苯二甲酸酯的降解特性.结果表明,菌株MB1的最优降解条件为:pH值为8,温度为25℃,接菌量为5%,每种邻苯二甲酸酯浓度为300 mg·L~(-1).在此最优条件下该菌株呈S型曲线增长,7 d后无机盐培养液中DMP、DnBP和DEHP的降解率分别为99.62%%、99.65%和55.26%.人工污染土壤中空白试验和投加菌株试验结果为:在不添加菌液的处理中,灭菌土壤21 d时DMP、DnBP和DEHP的降解率分别为3.86%、4.19%和2.01%;未灭菌土壤21 d时对DMP、DnBP和DEHP的降解率分别为4.82%、5.99%和3.44%.在添加菌液的处理中,21 d时土壤灭菌处理中DMP、DnBP和DEHP的降解率分别达94.45%、95.65%和39.21%;而土壤未灭菌处理中DMP、DnBP和DEHP的降解率分别达94.93%、95.99%和41.16%.该结果表明:土壤中土著微生物仅能降解微量PAEs,菌株MB1对土壤中DMP、DnBP和DEHP等3种PAEs污染物具有较为高效的降解能力,未灭菌土壤中邻苯二甲酸酯的降解效果略高于灭菌土壤.     

两株吡啶降解菌的分离与鉴定

为了研究石油污染土壤中含氮杂环化合物的降解情况,该研究选择吡啶作为目标污染物,采用选择性富集培养的方法,从45份石油污染土壤样品中,分离得到260株降解吡啶污染物的高效降解菌株,选择降解效率最高的2株吡啶降解菌命名为菌株4-11和2-13,进行种属鉴定、细菌的生长情况和吡啶降解性能的考察.实验证明,60 h菌株4-11和2-13对质量浓度为1000 mg·L-1吡啶的降解率分别达到65.5%和64.1%.通过形态学、生理生化鉴定和16S rDNA序列比对分析,确定菌株4-11属于产硫酸杆菌(Thiobacillus)与Thiobacillus intermediu 同源性最高,为99.8 %,菌株2-13属屈挠杆菌(Flexibacter)与 Flexibacter giganteus同源性最高,为99.9 %.     

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.     

一株降解苄嘧磺隆光合细菌的分离鉴定及其降解特性

从农药厂工业废水和污泥中富集分离到一株能降解苄嘧磺隆(Bensulfuron methyl)的光合细菌PSB07-6,根据分离菌株的细胞形态结构、活细胞光吸收特征、生理生化特征以及系统发育分析将该菌初步鉴定为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris).高效液相色谱法(HPLC)测定该菌降解光合细菌培养基中苄嘧磺隆的能力,在pH为6.5的光合细菌培养基中培养5 d,对350 mg·L-1苄嘧磺隆降解率达25.03%.添加回收率为105%～112%.降解特性研究结果表明,该菌能以苄嘧磺隆为唯一碳源和氮源,降解最佳条件为30℃、pH6.5.     

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     

孔雀石绿降解菌M3的分离鉴定及降解特性研究

从鱼塘底泥中筛选分离出1株能高效降解低含量孔雀石绿(MG)的细菌M3.经16S rDNA同源性序列分析,鉴定为泛菌属(Pantoea sp.).30 ℃静止培养条件下,该菌株对0.5、1.0、2.0和5.0 mg·L-1孔雀石绿5 d的降解率分别为97.54%、97.1%、100%和77.8%.菌株M3不能以MG为唯一碳源进行生长和代谢.葡萄糖、NH4NO3、KH2PO4/K2HPO4均能影响菌株M3对MG的降解.20～30 ℃温度范围内菌株M3对MG有明显降解效果,且降解速率随温度上升而提高.     

苯酚降解菌UW7的鉴定及对苯酚的降解作用

从焦化厂污水处理曝气池泥样中分离出具有降解苯酚能力的UW7菌株,根据形态、生理生化性状初步鉴定为不动杆菌属(Acinetobacter).该菌16S rRNA基因序列(在GenBank中的登录号为GU083586)与多株鲁氏不动杆菌(A.lowffii)的相似性在99%以上.结合形态、生理生化特性,鉴定UW7菌株为鲁氏不动杆菌(A.lowffii UW7),该种细菌具有降解苯酚的特性尚未见报道.该菌株降解苯酚的最适温度为30℃,最适生长pH 7.0,对2.5 g/L浓度的苯酚能够有效降解,对3.5～4.0 g/L浓度的苯酚有较强的耐受能力,是处理高浓度苯酚废水的良好菌种资源.     

对苯二甲酸二甲酯及其异构体的好氧微生物降解

从红树林底泥中以对苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为碳和能源通过富集培养分离到 5株细菌 ,并对其进行了鉴定 ,分别是PasteurellamultocidaSDMTa (多杀巴斯德氏菌 )、KlebsiellaoxytocaSDMTb (产酸克雷伯氏菌 )、Klebsiellasp .SDMTc (克雷伯氏菌株 )、SphingomonaspaucimobilisSDMIy (少动鞘氨醇单胞菌 )和Methylobac teriummesophilicumSDMIr (嗜中温甲基杆菌 ) .这些微生物对对苯二甲酸二甲酯及其异构体间苯二甲酸二甲酯有较强的降解能力 .在pH为 7的条件下 ,浓度为 98mg/L的对苯二甲酸二甲酯 (DMT)可在 36d内被完全降解 ,主要中间产物为对苯二甲酸一甲酯 (MMT)和对苯二甲酸 (TA) .在混合培养条件下 ,浓度达 2 2 0mg/L的间苯二甲酸二甲酯在 35d内降解达 99%以上 ,但其中间产物间苯二甲酸一甲酯 (MMI)不能被降解而在培养液中积累 .根据鉴定出的中间产物 ,对苯二甲酸二甲酯的生化降解途径为 :DMT→MMT→TA→CO2 H2 O .研究结果表明 ,对苯二甲酸二甲酯的 2个酯基的水解是决定其完全矿化的重要起始步骤 .对苯二甲酸二甲酯比间苯二甲酸二甲酯更容易被降解 .图 6表 2参 18     

1株高效油脂降解菌株的筛选及其降解特性研究

从学校餐厅污泥中分离得到7株油脂降解菌。以芝麻油为唯一碳源,通过驯化培养、初筛和复筛得到1株芝麻油降解优势菌株。菌种特性研究表明其为好氧菌,降解芝麻油的最适温度为30~37℃左右,pH值为8.0;在最佳生长环境下,该菌株在含20g·L-1芝麻油的培养基中72h内对油脂的降解率达80%以上。     

氯代酰胺类除草剂降解菌的分离及降解性能

从生产乙草胺的农药厂废水生物处理池活性污泥中分离到一株氯代酰胺类除草剂降解细菌,命名为Y3B-1.根据表型特征、生理生化特性和16S rDNA序列系统发育分析,将其鉴定为副球菌属(Paracoccus sp.).研究了菌株Y3B-1在不同条件下对多种氯代酰胺类除草剂的降解性能.结果表明:菌株Y3B-1能以乙草胺为碳源生长,并能降解乙草胺、丁草胺和丙草胺,3 d对这3种氯代酰胺类除草剂的降解率分别达到86.7%、65.5%和69.1%,不能降解异丙甲草胺.该菌降解乙草胺的最适温度为30℃,最适pH为7.0,对乙草胺的降解效果与接种量成正相关,对较低浓度的乙草胺有很好的降解效果,过高的起始浓度抑制其对乙草胺的降解,外加营养如酵母膏和土壤悬液则显著促进其对乙草胺的降解.图7参23     

白腐菌Trametes hirsute对六氯苯的降解及其条件优化

在液体体系下,筛选了5株白腐菌,对六氯苯进行了降解研究,并优化了白腐菌Trametes hirsute TH对六氯苯的降解条件.结果表明,不同白腐菌均能降解六氯苯,其中白腐菌Trametes sp.TR对六氯苯降解率最高,达90.21%;而白腐菌T.hirsute TH对六氯苯降解率为87.08%,但生物量最高,达3.33 g/L.通过响应面法优化白腐菌T.hirsute TH降解六氯苯的条件,结果显示,转速、接种量和培养时间是影响六氯苯降解的主要因素.优化后的最佳条件为:转速125 r/min,菌丝接种量8%(V/V),培养时间2 d,温度28 ℃,pH为7.在优化条件下,2 d内白腐菌T.hirsute TH对浓度为10 mg/L的六氯苯降解率和降解量分别可达91.52%和2.288 mg L-1 d-1.图2表7参17     

一株新分离的克雷伯氏菌对三苯基锡的降解性能及离子释放规律

研究了克雷伯氏菌在无机盐培养基和去离子水中对三苯基锡(TPhT)的降解性能,考察了不同时间TPhT降解率与各离子释放量的变化关系,为论证有机锡的微生物降解机理提供实验依据.5.0 g.L-1菌体处理120 h后,3.0 mg.L-1TPhT在无机盐培养基和去离子水体系中的降解率分别高达77.3%和60.9%.在TPhT降解过程中,TPhT会促进菌体离子的释放,加剧菌体的内陷并增加凋亡细胞的数量.TPhT的降解率与NH4+、Na+、PO34-、SO24-、NO2-的释放在0.01水平下显著正相关,Na+、NH4+、Ca2+的释放规律符合准二级动力学模式.XPS分析证明菌体降解TPhT 120 h前后细胞表面元素和基团没有发生改变,但TPhT则发生了转化.     

产聚乙烯醇降解酶的培养条件

放线菌StreptomycesvenezuelaeGY1产生的聚乙烯醇(PVA)降解酶是一种诱导酶.以4种不同类型的PVA为唯一碳源时,该菌株单位质量细胞产酶能力比以糖类物质为唯一碳源时提高10倍以上.聚合度和醇解度最高的PVA1799是该菌株产生PVA降解酶的适宜底物,其浓度为1gL-1时,PVA降解酶的产量为120u/g(细胞).培养基中PVA1799浓度由1gL-1上升到5gL-1时,该菌株单位质量细胞产酶能力下降73%,表明PVA1799浓度过高会抑制产酶.GY1菌株产酶的最适温度和pH分别为30℃和7.0.在GY1菌株生长过程中控制以下条件有利于产生PVA降解酶:(1)保持培养体系中较高的溶氧水平;(2)在氮源中补充NO-3;(3)在一定浓度范围内添加MgSO4·7H2O、CaCl2、MnSO4、BaCl2、ZnSO4、FeSO4·7H2O和CuSO4等金属盐.Pseudomonassp.产生的PVA降解酶能够作用伯醇或仲醇类化合物,以这些伯醇或仲醇类化合物代替培养基中的PVA,不能诱导GY1菌株产生PVA降解酶;而在培养基中有PVA存在时,再添加0.5gL-1的3戊醇和环己醇能够明显促进PVA降解酶的产生(单位质量细胞产酶能力分别提高了21%和32%).图8表1参10     

一株2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)厌氧降解菌的筛选鉴定及降解特性

为去除环境中BDE-47的残留,通过以BDE-47为碳源的选择性培养基驯化,从电子垃圾拆解厂的土壤中分离出了1株厌氧降解BDE-47的纯菌种,命名为XM,并研究其对BDE-47的降解特性.经16S rDNA鉴定,XM属于兼性肠杆菌(Enterobacter sp.),当BDE-47浓度为525μg/L,初始接菌量为7.1×10~5 cells/m L时,培养35 d后降解率为35.8%,降解产物中检测到BDE-28.BDE-47的降解反应符合一级动力学,拟合结果为ln C_t=-0.104t+6.22.选择以铁离子、硝酸根和硫酸根作为降解过程中外加的电子受体,BDE-47的降解率明显提高,分别为49.8%、59.1%和67.3%.以上研究结果表明,菌株XM能够有效地降解BDE-47,在电子垃圾污染的生物修复方面具有较好的参考和应用价值.     

混合菌对石油的降解

从含油污水中分离得到4株能高效降解石油的微生物菌株(X2、X3、X4、X5),经鉴定,4株菌分别属于黄单胞菌属(Xanthomonas sp.)、动胶菌属(Zoogloea sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)和邻单胞菌属(Plesiomonas sp.).通过观察4株菌在原油培养基中的生长变化过程,确定了其中的优势菌;并对4株菌进行复配实验以确定各株菌混合后的石油降解效果;用正交实验法确定达到最佳石油降解效果各菌的投加量;通过对残油的Gc-MS测定分析,确定各菌在降解石油时所起的作用.结果表明,混合菌株中菌X4为优势菌,且有高的降解效果(达68,60％),其它3株降解率不高的菌混合投加也能达到较高的降解效果(达63.17％),菌X4是混合菌株维持高降解率的关键;达到最佳降解效果的各菌投加量分别为0.1％、0.1％、0.5％、2.0％;菌X2和菌X3降解C12-C16直链烃和少量支链烃,菌X4和菌X5对C12-C22直链烃有好的降解效果.图2表4参10     

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.