多氯联苯降解菌Pseudomonas sp. DN2的分离鉴定及其降解特性研究

从长期受PCBs污染的土壤中经富集培养筛选分离到1株能以联苯为唯一碳源和能源生长的革兰氏阴性细菌DN2.经形态观察、16S rDNA序列分析和系统发育分析初步鉴定为Pseudomonas sp..对其联苯双加氧酶的bphA1基因核心区和2,3-二羟基联苯-1,2-双加氧酶活力进行了分析测定,结果表明该菌具有降解联苯/PCBs的相关基因存在.利用GC-MS测试该菌的静息细胞降解PCBs的能力表明,该菌株可以在3 d内显著而高效地降解Aroclor 1242总量的67%,其对Aroclor 1242中各单体同系物的降解率在30%～90%之间.这对PCBs污染场地的原位生物修复具有实际应用意义.     

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。     

联苯代谢对微生物的生长胁迫及分裂抑制

以联苯/多氯联苯降解菌株R04（Rhodococcus sp.R04）和几种模式微生物为研究对象，利用高效液相色谱、荧光显微镜、扫描电子显微镜等分析微生物在联苯及其代谢物培养条件下细胞分裂和形态的变化.结果表明联苯及其代谢产物对红球菌R04和几种模式微生物细胞的分裂有抑制作用，并对部分微生物形态有影响.与前体-联苯及其代谢产物2-羟基-6-酮基-6-苯基-2，4-己二烯酸相比，2，3-二羟基联苯对G⁺、G^-细菌，或是酵母细胞分裂都有较强的抑制和形态的改变.2，3-二羟基联苯导致R.R04和缺陷型R.R04细胞形成不完整隔膜的比例增加；造成96.4%的大肠杆菌BL21细胞表面凹陷，胞质内容物流失，菌体体积缩小；导致枯草芽孢杆菌89.6%的细胞体积明显缩小；导致金黄色葡萄球菌基本没有细胞能形成完整的分裂隔膜；导致红酵母细胞能进行出芽生殖的比例从64.2%降低到19.3%，但对其细胞形态无明显改变.联苯代谢物2，3-二羟基联苯对红球菌R04及其它微生物细胞分裂和增殖的抑制作用比其前体-联苯强，建议在研究环境化合物与微生物互作时，应考虑环境化合物代谢的毒性效应.     

两株假单胞菌降解酚类化合物的特性

从焦化废水中分离得到2株可降解对氯酚的假单胞菌(Pseudomonas)CO-1和CO-44.其最适降解温度为35~40℃,最适pH值为6.0~8.0.菌株降解对氯酚的速度与对氯酚初始浓度呈负相关.2株细菌均能较快地降解苯酚和甲酚,其中CO-1还能够降解1-萘酚和萘.在添加对氯酚的焦化废水中,CO-1和CO-44能够在42h内将苯酚、甲酚和对氯酚完全降解.从2株细菌中均检测到了苯酚羟化酶基因,分别从菌株CO-1和CO-44中检测到邻苯二酚1,2-双加氧酶基因和邻苯二酚2,3-双加氧酶基因.     

蜡状芽胞杆菌对芘的降解特性及降解酶研究

考察蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)对水体中芘的降解特性,分析其代谢产物和降解酶的活性.结果表明,1 mg·L-1Mn2+、0.1 mg·L-1Fe3+和10 mg·L-1葡萄糖混合物对芘的降解有明显促进作用;1 g·L-1菌体在120 h内对2.5μmol·L-1芘的降解率达到61.4%.利用LC-MS/MS分析芘代谢产物,检测到1-萘酚、2-萘酚、9-羟基菲和1-羟基芘4种单羟基多环芳烃,表明芘在单加氧酶作用下开环降解,且B.cereus能有效分解利用4种代谢产物,其最高利用率分别为100%、90.3%、98.3%和52.7%.酶活力分析实验结果表明,B.cereus具有的水杨酸羟化酶,邻苯二酚1,2-双加氧酶和邻苯二酚2,3-双加氧酶在芘的降解中起关键作用,其酶活力经芘诱导后均有明显提高.结合产物分析及酶活测定,推断B.cereus对芘的降解途径以及降解过程是由单加氧酶和双加氧酶联合起作用.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚高效好氧降解菌的鉴定及其降解路径

2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)是环境和生物体中普遍检出且生物毒性较大的一种多溴联苯醚同系物.本研究从广东省贵屿镇电子垃圾拆解厂周边采集的农田土壤中分离出一株BDE-47的高效好氧降解菌GYP1,考察了其对BDE-47的降解性能、降解路径及不同的环境因素对菌株降解BDE-47的影响.根据菌株形态特征、16S r DNA基因序列及系统发育树分析,将该菌鉴定为伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia).结果表明,菌株GYP1在好氧条件下能够利用BDE-47为唯一碳源生长,在BDE-47初始质量浓度为1 mg·L~(-1)、温度为30℃、摇床转速为150r·min~(-1)的条件下避光培养4 d,该菌株对BDE-47的降解率可达到82.4%.菌株GYP1在15~35℃和p H=4.0~7.0的环境条件范围内对BDE-47均能保持良好的降解性能,但外加蔗糖、酵母粉、联苯醚等碳源会明显抑制其对BDE-47的降解.在菌株GYP1对BDE-47的降解过程中检测到6-OH-BDE-47、5-OH-BDE-47、4'-OH-BDE-17、2'-OH-BDE-3这4种羟基多溴联苯醚及2,4-二溴苯酚,证明菌株GYP1对BDE-47的好氧降解机理主要是羟基化过程.     

1,2,4-三氯苯双加氧酶和脱氢酶基因克隆与序列分析

通过PseudomonasnitroreducensJ5-1对不同氯苯类底物的降解实验,发现其降解能力大小顺序为:1,2,4-三氯苯,1,3-二氯苯,1,2-=氯苯,氯苯,与已报道的1,2,4-三氯苯降解菌株在底物利用的特性方面存在差异.采用PCR技术从J5-1中扩增获得氯苯降解过程中的关键酶--氯苯双加氧酶和脱氢酶的基因序列,分别命名为tcbA和tcbB,序列比对发现其与Burkholderia sp-PS12的氯苯双加氧酶和脱氢酶的基因序列同源性最高.通过J5-1的氯苯双加氧酶.亚基(TcbAa)与PS12的氯苯双加氧酶a亚基(TecAl)的氨基酸序列比对发现,在307-310位置有连续4个氨基酸残基的差异(1307L、M308T、1309V、Q310E),这可能是造成2株菌对1,2,4,5-四氯苯降解偏好性差异的原因.此外,通过催化芳香化合物降解的双力D氧酶a亚基的系统进化分析,认为TcbAa属于甲苯/联苯亚科,且与多取代氯苯双加氧酶e亚基的同源性最大.     

水杨酸对多氯联苯污染土壤的修复和微生物群落结构的影响

以浙江省台州电子垃圾拆解地附近多氯联苯污染的农田土壤为研究对象,考察了施肥基础上添加不同剂量水杨酸(5、10、20 mmol·kg-1)对土壤中多氯联苯的去除、脱氢酶活、微生物群落结构及联苯双加氧酶基因相对丰度的影响.结果表明,施肥和施肥基础上添加水杨酸均能显著提高多氯联苯的去除率(p0.05),其中,三氯联苯的去除率最高(28.98%~34.53%).土壤脱氢酶活与多氯联苯去除率随水杨酸添加量的升高呈先增大后减小的趋势,均在10 mmol·kg-1水杨酸处理中达到最大.PCR-DGGE结果显示,水杨酸处理土壤中新增伯克氏菌属(Burkholderia)、潘多拉菌属(Pandoraea)、噬油脂极小单胞菌属(Pusillimonas)、鞘脂菌属(Sphingobium)、甲基杆菌属(Methylobacterium)和青枯菌属(Ralstonia).Shannon指数表明,10 mmol·kg-1水杨酸处理下土壤微生物最为丰富(p0.05).荧光定量PCR显示,bph A基因在不同处理间没有显著差异,但施肥和施肥基础上添加10、20 mmol·kg-1的水杨酸处理都显著提高了bph D.1.B、bph D.1.C、bph D.2.A和bph D.2.A/B基因的相对丰度.     

一株对氯苯胺降解菌的分离鉴定及其降解特性

从某化工厂污水处理车间好氧池活性污泥中分离到一株降解对氯苯胺的细菌PCA039菌株 ,该菌株能够以对氯苯胺为唯一碳源、氮源生长 .经过对其形态特征、生理生化、以及 16SrDNA序列分析 ,该菌株初步鉴定为Diaphorobacter sp..进一步研究表明 ,该菌株的生长过程中 ,氯离子释放同步于对氯苯胺降解 ,并且氯离子的释放量与对氯苯胺的降解量相当 .其利用对氯苯胺生长的最适温度和pH分别为30℃和7.5,3d时间内的最适降解浓度为300mg/L(2.35mmol/L) .测定了降解途径中相关酶的活性 ,表明对氯苯胺经过苯胺双加氧酶初始氧化和羟基化后 ,芳环的裂解是由邻苯二酚2,3-双加氧酶催化.     

海洋环境中的羟基和甲氧基多溴联苯醚

近年来,多溴联苯醚的结构类似物羟基和甲氧基多溴联苯醚逐渐成为人们研究的热点。它们广泛分布在海水、沉积物和海洋生物中,并能在哺乳动物体内累积。由于结构与多溴联苯醚类似,羟基和甲氧基多溴联苯醚也具有相似的生物活性和毒性。研究表明,海洋环境中这类化合物可能源于天然合成,而不是人为污染物的直接排放或者降解。开展这两类天然溴代有机化合物的环境行为研究具有十分重要的现实意义。本文综述了海洋环境中羟基和甲氧基多溴联苯醚来源与分布的研究现状,同时对未来的研究方向进行了展望。     

环境因子对脱氯功能念珠藻Nostoc PD-2降解多氯联苯过程中基因表达的影响

以分离筛选自多氯联苯污染水稻田中的脱氯功能蓝藻Nostoc PD-2为材料,两种典型的三氯代多氯联苯PCB28和PCB30为目标污染物,在不同的氮源、碳源和培养温度条件下,研究了脱氯功能藻种Nostoc PD-2中双加氧酶基因和细胞色素b6f复合体铁硫蛋白基因的表达情况及两种基因对脱氯作用的影响.结果显示,以硝酸钠作为氮源时,与氮气氮源组相比,PCB28和PCB30降解组中的两种基因均显著上调表达,双加氧酶基因的上调倍数分别为1.9和5.7倍,铁硫蛋白基因的上调倍数分别为1.1和1.7倍;添加碳酸钠时,与对照相比,双加氧酶基因最高上调了2.2倍,铁硫蛋白基因最高上调了3.4倍;提高温度对双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的表达均有促进作用.相较于铁硫蛋白,双加氧酶基因相对表达量与PCB28和PCB30的脱氯百分比之间的相关系数分别为0.872和0.832,表明双加氧酶基因活性与功能藻种PD-2脱氯降解PCBs的相关性更高.本研究结果表明,不同环境因子可引起脱氯功能藻种Nostoc PD-2降解PCBs过程中双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的差异表达,添加碳源对降解效果的促进作用最明显,脱氯功能藻种在工程应用中采用优化的环境条件有利于提高降解效率.     

Isolation and characteristics of a novel biphenyl-degrading bacterial strain, Dyella ginsengisoli LA-4

A novel biphenyl-degrading bacterial strain LA-4 was isolated from activated sludge. It was identified as Dyella ginsengisoli according to phylogenetic similarity of 16S rRNA gene sequence. This isolate could utilize biphenyl as sole source of carbon and energy, which degraded over 95 mg/L biphenyl within 36 h. The major metabolites formed from biphenyl, such as 2-hydroxy-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid (HOPDA) and benzoic acid, were identified by LC-MS. The crude cell extract of strain LA-4 exhibited the activity of 2,3-dihydroxybiphenyl 1,2-dioxygenase (2,3-DHBD) and the kinetic parameters were Km= 26.48 μmol/L and Vmax= 8.12 μmol/mg protein. A conserved region of the biphenyl dioxygenase gene bphA1 of strain LA-4 was amplified by PCR and confirmed by DNA sequencing.     

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

Martelella sp. AD-3强化活性污泥耐盐降解菲效能

基于嗜盐菌Martelella sp. AD-3优配市政活性污泥搭建耐盐高效降解菲的生物反应器,在3.0 %盐度,进水菲浓度20mg/L的运行条件下,菲去除率高达97 %.批次实验证明,盐度为3.0 %,pH值为7.5~8.5,底物浓度为20~200mg/L是菲降解的最佳环境条件,此时污泥比活性高于1.0mg/(gVSS×h).各共存底物的受试浓度下,酵母提取物和苯酚促进菲降解,镉和氰化物则抑制该过程,乙酸钠、铜、铬对该过程没有明显影响.16S rRNA基因高通量测序结果表明AD-3菌在反应器内具有长期稳定性,其相对丰度维持在1.5 %.Shinella、Microbacterium和Brevundimonas是反应器中的优势菌,其相对丰度分别为20.7 %,15.1 %和11.9 %.RT-qPCR结果显示接种AD-3菌后,编码PAHs双加氧酶RHDa的功能基因差异倍数从2.1提升至11.7.     

1,3-二氯苯降解细菌Bacillus cereus PF-11的遗传选育及其降解特性研究

以焦化厂废水中分离得到的一些苯降解细菌为出发菌 ,通过遗传突变方法获得了一株高效降解 1,3 二氯苯的突变株PF 11.在合适条件下突变株PF 11培养液对 1,3 二氯苯的降解速率可达 31mg (L·d) ,并伴随着有效的氯离子释放 .经初步鉴定 ,突变株PF 11为以前未见报导的革兰氏阳性Bacilluscercus菌 .菌株PF 11的底物专一性较低 ,对单氯苯和 1,2 二氯苯均有降解作用 ,降解能力为单氯苯 >1,3 二氯苯 >1,2 二氯苯 .初步推测最初反应步骤是双加氧酶催化的分子氧攻击苯环形成二氯邻苯二酚     

4株邻苯二甲酸二丁酯降解菌的分离鉴定及其相关降解基因的克隆

从土壤中分离纯化出4株能降解邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的菌株,分别命名为JDC-1、JDC-8、JDC-9、JDC-12,并对其进行了形态学、生理生化及分子生物学鉴定.菌株革兰氏染色阳性,16S rDNA序列分析显示4株菌均与节杆菌属(Arthrobacter sp.)有99%以上的序列相似性,初步判断这4株菌为Arthrobacter sp..通过PCR扩增及克隆,均获得了1个约900 bp的DNA片段,测序结果显示该片段与Arthrobacter keyseri的邻苯二甲酸3,4-双加氧酶基因的核苷酸序列相似性为96%以上.对4株菌的最适生长条件及对DBP的降解能力进行了分析,结果显示,4株菌的最适生长条件为pH 7.0~8.5,温度30~35℃.以DBP作为目标测试物,在适宜条件下测试了4株菌的降解能力,显示这4株菌均为高效降解菌,效率最高的JDC-1能在28 h内将500 mg/L的DBP降解完全,最慢的JDC-8经40 h能将500 mg/L的DBP降解完全,本研究对于DBP降解机制的研究及微生物资源的开发都具有重要意义.     

Characteristics of microbial community functional structure of a biological coking wastewater treatment system

Nitrogenous heterocyclic compounds are key pollutants in coking wastewater; however, the functional potential of microbial communities for biodegradation of such contaminants during biological treatment is still elusive. Herein, a high throughput functional gene array (GeoChip 5.0) in combination with Illumina HiSeq2500 sequencing was used to compare and characterize the microbial community functional structure in a long run (500 days) bench scale bioreactor treating coking wastewater, with a control system treating synthetic wastewater. Despite the inhibitory toxic pollutants, GeoChip 5.0 detected almost all key functional gene (average 61,940 genes) categories in the coking wastewater sludge. With higher abundance, aromatic ring cleavage dioxygenase genes including multi ring1,2diox; one ring2,3diox; catechol represented significant functional potential for degradation of aromatic pollutants which was further confirmed by Illumina HiSeq2500 analysis results. Response ratio analysis revealed that three nitrogenous compound degrading genes- nbzA (nitro-aromatics), tdnB (aniline), and scnABC (thiocyanate) were unique for coking wastewater treatment, which might be strong cause to increase ammonia level during the aerobic process. Additionally, HiSeq2500 elucidated carbozole and isoquinoline degradation genes in the system. These findings expanded our understanding on functional potential of microbial communities to remove organic nitrogenous pollutants; hence it will be useful in optimization strategies for biological treatment of coking wastewater.