一株除草剂氰氟草酯降解菌的分离鉴定与降解特性

氰氟草酯(Calofop-buty1)是一种芳氧苯氧羧酸酯类除草剂,其迁移、转化和分解等行为对环境及人类健康具有潜在危害.为了解其微生物代谢机制,从长期使用氰氟草酯的稻田土壤中分离到1株氰氟草酯降解菌株,命名为QDZ-B.菌株QDZ-B的16S rDNA基因序列长度为1 400 bp,在RDP数据库比对结果表明其与寡养食单胞菌属菌株的同源性最近,与模式菌株嗜麦寡养食单胞菌Stenotrophomonas maltophilia(AB008509)的同源性为99.8%.根据表型特征、生理生化特性和16S rDNA序列同源性分析,将菌株QDZ-B鉴定为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.).接种量为5%时,菌株QDZ-B在基础盐液体培养基中5 d对100 mg L-1氰氟草酯的降解率约为88.2%.菌株QDZ-B的降解效果与接种量成正相关,但接种量大于5%时,降解效率趋于平稳.菌株QDZ-B降解氰氟草酯的最适温度为30℃,最适pH为7.0.通过质谱分析鉴定了3个菌株QDZ-B降解氰氟草酯的代谢产物,分别为氰氟草酸、氰氟草酰胺和2-氟-3-对-乙氧基苯氧基苯酰胺.     

一株氰氟草酯降解新菌株Sphingopyxis sp.WP9的分离鉴定及降解特性

氰氟草酯是应用于稻田的一种除草剂,其广泛使用给水生生态带来了一定威胁.利用连续富集培养的方法,从农药厂活性污泥中筛选出一株氰氟草酯高效降解菌WP9.采用16S rRNA基因序列分析并结合菌落菌体形态和生理生化特性,将菌株WP9鉴定为鞘氨醇盒菌(Sphingopyxis).在以100 mg/L氰氟草酯为唯一碳源的无机盐培养基中,菌株WP9在120 h内可将其降解97.03%.菌株WP9降解炔草酯的最适温度和pH分别为30℃和7.0;当菌株WP9的接种量≥5%时,其对100 mg/L氰氟草酯的降解效果较好;当氰氟草酯浓度≤100 mg/L时,菌株WP9对氰氟草酯的平均降解速率随着底物浓度的增加而呈指数增长.通过超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS)鉴定降解产物为氰氟草酸和氰氟草酚,推测氰氟草酯首先通过酯键水解生成氰氟草酸,然后氰氟草酸通过醚键水解生成氰氟草酚.本研究关于鞘氨醇盒菌对氰氟草酯降解的报道结果,可为开展氰氟草酯污染环境的生物修复提供新菌种和理论基础.(图8参30)     

一株高浓度苯胺、苯酚降解菌的分离鉴定及降解特性

从某生活污水厂活性污泥中分离到一株能够以苯胺或苯酚为唯一碳源、能源生长的高效降解菌菌株ANP.经形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析,将该菌株鉴定为Delftia sp.进一步研究表明,该菌株利用苯胺生长的最适温度和pH分别为30℃和6.0,最适降解浓度为2000mgL-1;利用苯酚生长的最适温度和pH分别为35℃和8.0,最适降解浓度为1500mgL-1.苯胺、苯酚混合培养时该菌株对苯酚的降解过程要滞后于对苯胺的降解过程,但经过42h均能彻底降解.研究了ANP降解苯胺和苯酚的开环途径,苯胺芳环通过间位途径裂解,苯酚芳环则是通过邻位途径裂解.图4表1参18     

海洋苯酚降解菌Candida sp.P5的分离鉴定及其降解特性

从海洋沉积物中分离、筛选到一株能以苯酚作为唯一碳源和能源的酵母菌P5.根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和18S rDNA序列分析,确定菌株P5为假丝酵母菌属(Candida sp.).该菌株最适宜生长和降解苯酚的条件为:温度25℃,pH6.0～7.0,摇床转速100r/min,需氧;菌株P5能在较高浓度的苯酚条件下生长,在72h内可以降解95%以上的苯酚.对苯酚代谢途径和相关酶的研究发现,菌株P5主要在邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下通过邻位途径进行苯酚代谢.图7表2参24     

甲苯降解菌JB-1的分离、鉴定与降解特性

从南京石化废水处理池的活性污泥中分离到1株能以甲苯为唯一碳源生长的细菌,命名为JB-1.根据其生理生化特征和16SrDNA(GenBank Accession No. EU869278)序列相似性分析,将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株在18h内能完全降解346.4mg/L的甲苯.降解甲苯的最适温度为30℃,pH为7.0,降解速率与初始接种量呈正相关.甲苯降解途径是通过甲苯双加氧酶形成顺甲苯二氢二醇,再经邻苯二酚2,3双加氧酶开环降解.     

异菌脲降解菌YJN-G的分离、鉴定及降解特性

为去除环境中异菌脲残留,从某农药厂废水处理系统的活性污泥中分离到一株异菌脲降解菌YJN-G,对其进行鉴定和降解特性分析.通过形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列相似性分析,将其初步鉴定为微杆菌属(Microbacterium sp.).当接种量为5%时,菌株YJN-G在24 h内能够降解100 mg/L的异菌脲.菌株YJN-G降解异菌脲的最适pH是7.0,最适温度为30-37℃.通过对其降解异菌脲产物的质谱分析,确定其代谢产物为N-(3,5-二氯苯基)-2,4-二氧代咪唑烷和异丙基氨基甲酸;菌株能够利用异丙基氨基甲酸生长,但是不能进一步降解N-(3,5-二氯苯基)-2,4-二氧代咪唑烷.菌株降解异菌脲的水解酶属于胞内酶.本研究结果可为异菌脲污染环境的生物修复提供菌株资源和理论依据.     

一株高效邻苯二甲酸二丁酯降解菌的筛选、鉴定及其降解特性研究

从活性污泥中分离出1株以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为碳源和能源生长的高效降解菌DP-2,经形态观察、生化鉴定及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为不动杆菌(Acinetobacter sp.).采用单因素试验研究了不同试验条件(接种量、DBP浓度、NaCl浓度和碳源)对菌株DBP降解特性的影响,结果表明:接种量大于10%时,菌株DP-2在3 d内对初始浓度为10 mg·L~(-1)的DBP降解率可达到90%以上;DBP初始浓度为5—50 mg·L~(-1)时,菌株在6 d内对DBP降解率均能达到90%以上,但高浓度DBP会影响菌株DP-2生长,DBP浓度为1000 mg·L~(-1)时,DBP降解率仅为26.88%;菌株降解DBP的最佳NaCl浓度范围为0—20 g·L~(-1);此外,醋酸钠、蔗糖、葡萄糖添加对于菌株降解DBP均有一定的促进作用,其中葡萄糖效果最为明显.在此基础上,采用响应曲面法优化了菌株降解DBP的培养条件并进行了试验验证,在盐度为5 g·L~(-1),接种量为17.14%,底物浓度为9.81 mg·L~(-1),菌株对DBP的降解率为85.86%.     

海洋苯酚降解菌Candida sp.P5的分离鉴定及其降解特性

从海洋沉积物中分离、筛选到一株能以苯酚作为唯一碳源和能源的酵母菌P5．根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和18SrDNA序列分析，确定菌株P5为假丝酵母菌属（Candicla　sp．）．该菌株最适宜生长和降解苯酚的条件为：温度25℃，pH6．0～7．0，摇床转速100r／min，需氧；菌株P5能在较高浓度的苯酚条件下生长，在72h内可以降解95％以上的苯酚．对苯酚代谢途径和相关酶的研究发现，菌株P5主要在邻苯二酚1，2-双加氧酶作用下通过邻位途径进行苯酚代谢．图7表2参24     

红球菌Chr-9降解吡啶和苯酚的特性

研究了红球菌(Rhodococcus)Chr-9菌株在基础盐培养基中降解吡啶和苯酚的特性,分析了菌株降解苯酚和吡啶间的差异.结果表明,菌株Chr-9能够在72 h内将基础盐培养基中的吡啶(200 mg L-1)和苯酚(200 mg L-1)完全降解,同时利用吡啶和苯酚进行生长.菌株降解吡啶的最适温度为35℃,最适pH为8.0.菌株降解吡啶和苯酚的速度与底物的初始浓度呈负相关;在无其它氮源的基础盐培养基中,菌株能够利用吡啶和苯酚协同生长.图7参12     

耐盐苯酚降解菌Staphylococcus sp.的分离及降解特性

从巴丹吉林沙漠盐湖表层沉积物中筛选到一株高效耐盐苯酚降解菌CL.测定了菌株CL的生理生化指标、16S rRNA基因序列,通过动力学模型探究了该菌株的生长和苯酚降解特性,同时考察了固定化对其耐受及降解苯酚能力的影响.结果表明,菌株CL属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp.),在温度30℃、pH 7.0—8.0、盐度0—10%和苯酚浓度100—200 mg·L~(-1)条件下,该菌株能高效降解苯酚,其降解率均在85%以上.菌株CL对不同浓度苯酚的降解符合Haldane模型,其最大比降解速率和抑制常数分别为0.32 h~(-1)和351.70 mg·L~(-1),同时该菌株在不同盐度下对苯酚的降解符合Ghose and Tyagi模型.固定化可以明显增加菌株CL对苯酚的降解和耐受能力.菌株CL在高盐环境下能够高效降解苯酚,具有生物处理高盐含酚废水的潜力.     

Isolation and characterization of an Arthrobacter sp. strain HB-5 that transforms atrazine

A bacterial strain (HB-5) capable of utilizing atrazine as sole carbon and nitrogen source for growth was isolated from an industrial wastewater sample by enrichment culture. The isolate was identified as Arthrobacter sp. according to its phenotypic features, physiologic and biochemical characteristics, and phylogenetic analysis. The strain exhibited faster atrazine degradation rates in atrazine-containing mineral media than the well-characterized atrazine-degrading bacteria Pseudomonas sp. ADP. The broad optimum pH and temperature ranges observed for strain HB-5 indicate that it has potential for remediation of atrazine-contaminated sites. Strain HB-5 first metabolizes atrazine to yield hydroxyatrazine. Then, the bacterium metabolizes hydroxyatrazine to cyanuric acid, but could not mineralize atrazine.     

硝基苯降解菌的分离鉴定及降解特性

从化工厂污水处理池污泥中分离到一株能高效降解硝基苯的菌株XY-1,通过形态观察、生理生化特征和16SrDNA序列同源性分析,将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株能以硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长,硝基苯初始浓度为200 mg/L时,20 h降解率可达97%.该菌在温度25～35℃、pH 7.0～9.0范围内均能高效降解硝基苯,并且对对氯硝基苯、对氯苯胺也有良好的降解效果.测序分析表明,克隆到了该菌中的硝基苯还原酶基因,推测该菌的降解途径是硝基苯部分还原途径.图6参19     

含油废水中一株高效油脂降解菌的筛选和鉴定

从中国海洋大学餐厅下水道废水中分离、筛选获得9株具有油脂降解能力的菌株。菌株ss-11油脂降解能力最强,在初始筛选条件下其降解率达47.29%。对ss-11的降解条件进行初步研究,结果表明,在初始豆油量为1.0mL·L-1,初始pH为7.5,摇床转速为140r·min-1,37℃下培养72h,该菌的油脂降解率达87.55%。通过菌落形态、生理生化特征、16SrDNA序列系统发育分析,将其鉴定为产酸克雷伯氏菌（Klebsiell aoxytoca）。     

Multistep conversion of cresols by phenol hydroxylase and 2,3-dihydroxy-biphenyl 1,2-dioxygenase

A mulfistep conversion system composed of phenol hydroxylase （PHrND） and 2,3-dihydroxy-biphenyl 1,2-dioxygenase （BphCLA_4） was used to synthesize methylcatechols and semialdehydes from o- and m-cresol for the first time. Docking studies displayed by PyMOL predicted that cresols and methylcatechols could be theoretically transformed by this multistep conversion system~ High performance liquid chromatography mass spectrometry （HPLC-MS） analysis also indicated that the products formed from multistep conversion were the corresponding 3-methylcatechol, 4-methylcatechol, 2- hydroxy-3-methyl-6-oxohexa-2,4-dienoic acid （2- hydroxy-3-methyl-ODA） and 2-hydroxy-5-methyl-6-oxo- hexa-2,4-dienoic acid （2-hydroxy-5-methyl-ODA）. The optimal cell concentrations of the recombinant E. coli strain BL21 （DE3） expressing phenol hydroxylase （PHrND） and 2,3-dihydroxy-biphenyl 1,2-dioxygenase （BphCLA_4） and pH for the multistep conversion of o- and m-cresol were 4.0 （g-L-1 cell dry weight） and pH 8.0, respectively. For the first step conversion, the formation rate of 3- methylcatechol （0.29μmol·L-1·min-1·mg-1cell dry weight） from o-cresol was similarly with that ofmethylca- techols （0.28 μmol·L-1·min-1·mg-1 cell dry weight） from m-cresol by strain PHrND. For the second step conversion, strain BphCLA_4 showed higher formation rate （0.83 μmol·L-1·min-1·mg-1 cell dry weight） for 2-hydroxy-3-methyl- ODA and 2-hydroxy-5-methyl-ODA from m-cresol, which was 1.1-fold higher than that for 2-hydroxy-3-methyl- ODA （0.77 μmol·L-1·min-1·mg-1. mglcell dry weight） from ocresol. The present study suggested the potential application of the multistep conversion system for the production of chemical synthons and high-value products.     

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.     

Isolation,identification, and the degradation characteristics of a thiobencarb-degrading bacterium Bacillus sp. T2北大核心CSCD

Thiobencarb, a thiocarbamate herbicide, is widely used to control weeds in rice paddies. Screening for highly efficient thiobencarb-degrading bacteria is important for the bioremediation of thiobencarb-contaminated environments. The aim of this study was to isolate and identify highly efficient thiobencarb-degrading bacteria and to identify the degradation pathway and the degrading properties. The thiobencarb-degrading strain was isolated using methods of microbiological acclimation and enrichment and was then identified using a 16S rRNA phylogenetic analysis. The degrading properties of the isolated bacterium were determined by single-factor experiments, and the degradation products were identified using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A thiobencarb-degrading strain T2, which can utilize thiobencarb as the sole source of carbon for energy and growth, was isolated from paddy soil. Strain T2 degraded more than 98.3% of 0.4 mmol/L of thiobencarb within 36 h. It was preliminarily identified as Bacillus sp. T2 according to the 16S rRNA gene analysis and from its morphological, physiological, and biochemical characteristics. The metabolic products of the thiobencarb degradation for strain T2 were identified as 4-chlorobenzyl mercaptan, 4-chlorobenzaldehyde, and 4-chlorobenzoic acid by the GC-MS. Based on metabolite identification, it was speculated that thiobencarb degradation in strain T2 was initiated by the hydrolysis of the thioester bond to produce 4-chlorobenzyl mercaptan, which was further oxidized to 4-chlorobenzaldehyde and 4-chlorobenzoic acid. The thiobencarb degradation that was initiated by the hydrolysis of the thioester bond by strain T2 is a new metabolic pathway, which provides valuable research material and reliable experimental data for revealing the metabolic process and mechanism of thiobencarb microbial degradation in soil. The strain Bacillus sp. T2 has a very high degradation efficiency, suggesting it is a good prospect for microbial remediation in thiobencarb-polluted environments. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

一株降解原油链霉菌的分离鉴定与降解特性研究

从山东东营胜利油田附近被石油污染的土壤中分离得到1株高效原油降解菌Z1a-B,依据形态和培养特征,初步鉴定Z1a-B菌株为链霉菌属白孢类群。试验结果表明,该菌株具有较强的溶血和排油活性,说明其产生生物表面活性剂的能力较强。通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析,菌株能基本降解C12~C34的正构烷烃,对烷基苯、菲、甲基菲、萘也具有较强的降解能力。固体培养基配比以麸皮2 g、鸡粪40 g、草炭52.5 g、生石灰1.5g,或麸皮2 g、大米20 g、黄豆粉28 g、生石灰1.5 g较佳,在这2种配比培养基中链霉菌生长快,长势好,产孢子量多。经室内培养试验发现,当土壤中w(原油)=10%时,经Z1a-B菌株处理(35℃,pH 6.5)50 d,土壤原油降解率为67.5%。     

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