海洋微生物降解多环芳烃的研究

论文摘要

多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）是一类带有苯环的有机化合物,具有稳定性、亲脂性、难降解性、致畸、致癌等性质。作为海洋环境有机污染物黑名单之首的PAHs,极大的危害了海洋生物、生态环境和人类身体健康,已经成为了各国政府和科研工作者关注的对象。本研究着眼于海洋细菌,采集汕头湾海洋沉积物,以PAHs为筛选压富集细菌,对沉积物中微生物的种群在PAHs胁迫下种群结构的变化进行了较系统的研究;并在课题组前期研究的基础上,进一步探索了Ochrobactrum sp.BAP5对PAHs的降解特性、降解酶、细胞表面疏水性变化、PAHs的中间代谢产物及Rhodococcus sp. P14在PAHs诱导下差异蛋白。论文获得的主要结果如下:1.分别以混合PAHs（芘、菲、荧蒽）和苯并芘（BaP）为筛选压,从汕头湾海洋沉积物中富集获得混合菌系SP和SB,采用PCR-DGGE技术研究混合菌在传代过程中的种群结构的变化,从DGGE图谱中鉴定出13个条带,分属于β变形菌纲、γ变形菌纲、放线菌纲及芽孢杆菌纲。2.在30d内,混合菌系SB对10mg/L BaP的降解率为31.41%,混合菌系SP对10mg/L混合PAHs的降解率为25.56%。3.从混合菌中分离出18株PAHs降解菌,其中HB4属于伯克霍尔德氏菌,HP6属于链霉菌,其他16株菌均归属于芽孢杆菌属。对其中在PAHs诱导培养基上生长较好的四株菌HB4、HP3、HP4和HP6测它们对PAHs的降解率,30d内它们对BaP的降解率在22.77%-42.54%之间。对混合PAHs的降解率分别为20.96%-46.84%之间。4.对菌株BAP5降解PAHs的特性研究发现,BAP5对菲、苯并芘、芘和荧蒽的降解率分别为40.37%、21.28%、18.78%、31.45%。加入共代谢底物荧蒽能大大的促进BAP5对BaP的降解,而水杨酸则抑制BaP的降解。金属离子（Zn2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+）的加入抑制了BaP的降解。菌株BAP5没有邻苯二酚-1,2-双加氧酶活性,它在BaP诱导15d,邻苯二酚-2,3-双加氧酶（C23O）的比活力可以达到0.07。但是以葡萄糖为底物的对照组的酶活比诱导组的酶活明显低,说明C23O是诱导酶。菌株BAP5在PAHs诱导下细胞疏水性与对照比都发生了变化,其中在BaP诱导下细胞的疏水性明显地增大。BAP5对浓度为50mg/l的6种不同常见的PAHs降解产物进行UV-Vis扫描,结果发现菌株对这6种底物的降解都很微弱。SPME/GC-MS分析BAP5降解PAHs的中间产物,仅发现了一种单羟基菲、2,4-二叔丁基苯酚和邻苯二甲酸二异丁酯。5.双向电泳结合串联质谱分析菌株P14分别在芘、苯并芘诱导下的差异蛋白,得到1种和PAHs降解相关的酶,即:过氧化氢酶,与碳水化合物分解相关的磷酸丙酮酸水合酶、乌头酸水合酶,及其他与蛋白合成和能量生成相关的酶。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词
• 第一章 前言
• 1 PAHs 污染概况
• 1.1 PAHs 的性质
• 1.2 PAHs 的危害
• 1.3 PAHs 的来源及分布
• 2 PAHs 的微生物降解研究进展
• 2.1 微生物降解PAHs 的代谢组学研究
• 2.2 微生物降解PAHs 的蛋白组学研究
• 2.3 微生物降解PAHs 的基因组学研究
• 2.4 PAHs 降解相关酶的改造
• 3 本论文的主要研究内容和意义
• 第二章 多环芳烃胁迫下海洋混合菌在传代过程中菌群结构的变化
• 1 实验材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 混合菌在PAHs 胁迫下菌群结构的变化
• 2.2 PAHs 降解菌的分离鉴定
• 2.3 PAHs 降解菌的降解能力
• 3 讨论
• 3.1 PCR-DGGE 分析PAHs 胁迫下混合菌在传代过程中的菌群结构
• 3.2 ERIC-PCR 和 16SrDNA 基因序列分析鉴定 PAHs 降解菌
• 第三章 菌株 BAP5 对多环芳烃降解特性及降解途径的研究
• 1 实验材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 菌株BAP5 的形态
• 2.2 菌株BAP5 对PAHs 的降解效率
• 2.3 菌株BAP5 降解PAHs 的邻苯二酚双加氧酶活
• 2.4 菌株BAP5 在PAHs 诱导下细胞疏水性变化
• 2.5 菌株BAP5 降解PAHs 的途径
• 3 讨论
• 3.1 微生物降解PAHs 的影响因子
• 3.2 PAHs 降解相关的邻苯二酚双加氧酶
• 3.3 细菌的细胞表面疏水性
• 3.4 微生物对PAHs 的降解途径
• 第四章 菌株P14 降解芘、苯并芘的差异蛋白分析
• 1 实验材料与方法
• 1.1 实验菌株
• 1.2 实验试剂
• 1.3 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 芘、苯并芘诱导下菌株P14 总蛋白的SDS-PAGE 电泳
• 2.2 芘、苯并芘诱导下菌株P14 差异蛋白分析
• 2.3 蛋白点的鉴定
• 3 讨论
• 3.1 细菌蛋白的提取
• 3.2 与PAHs 降解相关蛋白的鉴定
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢