一株鞘氨醇單胞菌對多環(huán)芳烴的降解特性及菲降解途徑研究

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1、廈門大學(xué)碩士學(xué)位論文一株鞘氨醇單胞菌對多環(huán)芳烴的降解特性及菲降解途徑研究姓名：雷歡申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：水生生物學(xué)指導(dǎo)教師：田蘊(yùn)20080701摘要多環(huán)芳烴是一類在環(huán)境中有廣泛分布的有機(jī)化學(xué)污染物，具有“三致”性(致畸、致突變、致癌)，通過食物鏈的傳遞會對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成極大危害。微生物修復(fù)是消除PAHs污染的有效方式。研究降解菌的遺傳控制、探索代謝途徑、解析相關(guān)酶系和功能基因，從而構(gòu)建基因工程菌株用于污染環(huán)境的生物修復(fù)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本論文對一株篩選自廈門博坦油碼頭表層海水的高效菲降解細(xì)菌Sphingomonassp．H的生理生化特征、對PAHs的

2、降解特性、降解條件、降解關(guān)鍵酶基因、差異表達(dá)蛋白質(zhì)組等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，獲得的主要結(jié)果如下：l-降解能力測定顯示，鞘氨醇單胞茵H能以菲和熒蒽作為唯一碳源生長，并能利用PAHs代謝途徑中的中間產(chǎn)物，包括2一萘酚、水楊酸、鄰苯二酚、苯酚和原兒茶酸。利用均勻設(shè)計(jì)對鞘氨醇單胞菌H降解菲的條件進(jìn)行優(yōu)化，DPS軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析表明在接種量OD600為0．5，菲起始濃度為498．467mgL一，降解時(shí)間為47．099h時(shí)，降解速率最大為8．104mgL‘1h～，降解率可達(dá)76．6％。2．通過引物設(shè)計(jì)的方法，從鞘氨醇單胞菌H中擴(kuò)增得到全長的鄰苯二酚．2，3．雙加氧

3、酶基因(C230)，從分子生物學(xué)角度證明了PAHs降解過程中的重要酶系鄰苯二酚．2，3．雙加氧酶(C230)在鞘氨醇單胞菌H中的存在。對C230基因構(gòu)建了重組表達(dá)載體，成功在表達(dá)宿主大腸桿菌￡．coliBL21(DE3)中進(jìn)行表達(dá)，基因在宿主中以溶解蛋白和包涵體形式同時(shí)存在。可以進(jìn)一步推斷鞘氨醇單胞菌H降解菲的基本途徑是在C230的作用下經(jīng)由水楊酸途徑問位裂解(meta—cleavage)苯環(huán)，生成2．羥基粘康酸半醛(2．HMS)，從而降解菲。3．采用2-DE(雙向凝膠電泳)結(jié)合LC．MS／MS(串聯(lián)質(zhì)譜)，研究鞘氨醇單胞菌H在菲誘導(dǎo)與無菲誘導(dǎo)(對照)狀況下的

4、蛋白質(zhì)表達(dá)．對差異蛋白的生物質(zhì)譜結(jié)果進(jìn)行分析，得到多個(gè)代謝途徑中的關(guān)鍵酶(加氧酶、脫氫酶、醛縮酶等)，結(jié)合鞘氨醇單胞菌H的降解特性與降解基因的研究結(jié)果，最終推導(dǎo)出鞘氨醇單胞菌H降解菲較為完整的代謝途徑。摘要關(guān)鍵詞：多環(huán)芳烴，生物降解，菲，鞘氨醇單胞菌，雙加氧酶，表達(dá)蛋白質(zhì)組，代謝途徑AbstractPolycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)areoneclassoforganicpollutants，widelydistributedintheenvironment．Theyarecarcinogenic，teratogenic，

5、andmutagenictolivingorganismsbyfoodchain．ItisanefficientwaytorecoverPAHscontaminationbymicrobialremediation．ItisahotspotfieldtoconstructGeneticEngineeringMicroorganisms(GEMs)capableofbioremediatingcontaminatedenvironment，whichdenpendsontheelucidationofgenesandcorrespondingenzymesinv

6、olvedinPAHsdegradationandthereforetheclarificationofgeneticregulationandmembolismpathways．Inthisresearch，strainHwasusedtostudythephysiologicalandbiochemicalfeatures，thePAHsdegradativecharacteristicsandoptimizethedegradationofPAHs，identifyingthefunctionalgenesandenzymesinvolvedintheb

7、iodegradation，andelucidatingPAHsbiodegradativepathway．Themainresultswereasfollows：1．StrainHcanutilizeawiderangeofPAHsmadeof2-4aromaticringsasthesolecarbonsourceanddegradethesePAHcompounds．Useuniformdesignexperimentationtooptimizethedegradationconditions，thedegradationvelocityofphena

8、nthrene(498．467mgL。