三株DBP降解菌的筛选及其降解特性的相关研究

论文摘要

邻苯二甲酸酯（PAEs）是人工合成的一种工业上非常重要的有机化合物,它被广泛应用于生产塑料等产品的增塑剂,同时也用于食品的包装材料、婴幼儿玩具、化妆品和家具等行业。由于PAEs大量生产和广泛使用,PAEs已经成为环境中一种广泛存在的污染物。PAEs在环境中可以通过光解、水解和微生物降解去除,而微生物降解以其无二次污染和降解速度快的优点成为了处理PAEs污染的主要途径。本论文从桂林和珠海两地采集三个样品,分离得到了三株能够以PAEs为唯一碳源和能源的菌株,分别命名为JDC-41、JDC-49和JDC-36。根据分子生物学鉴定,JDC-41、JDC-49和JDC-36初步鉴定属于苍白杆菌属、土壤杆菌属和节杆菌属。分别对其降解条件、降解能力、降解动力学、混合酯的降解、邻苯二甲酸3,4-双加氧酶基因的克隆和邻苯二甲酸3,4-双加氧酶基因差异表达等方面进行了研究。获得的研究结果如下：（1）首次分离出能够以DBP为唯一碳源和能源的苍白杆菌,命名为JDC-41,其对DBP的最佳降解温度和pH分别是30℃和7.0。底物多样性结果显示,JDC-41只能够利用一些侧链相对较短的PAEs,而不能够利用一些侧链相对较长的PAEs。降解动力学实验表明,随着DBP浓度的增加,JDC-41对DBP降解的半衰期会逐渐增加,并且在48小时之内能够降解90%左右的DBP （500mg/L）。混合酯的降解表明,DMP能够对DBP的降解有一定的抑制作用,而且DMP和DBP的降解也不能够诱导JDC-41对DOP的降解。底物诱导实验结果显示,当JDC-41经过DBP诱导以后能很快地降解DBP,而没有经过DBP诱导过的JDC-41能够观察到一个明显的延滞期,而且降解速度相对缓慢。（2）首次分离出能够以PAEs为唯一碳源和能源的土壤杆菌,命名为JDC-49。该菌株对DBP的最佳降解温度和pH分别是30℃和8.0。底物多样性实验表明,该菌能够很好地利用PA却不能够利用PA的两个同分异构体IPA和PTA,并且对侧链较长和较短的PAEs都有一定的降解能力。降解动力学实验表明,当DBP浓度不大于100mg/L时JDC-49对DBP的降解符合一级动力学方程,半衰期为10.4小时左右。混合酯降解发现,在混合酯中DMP能够很快地被降解,并且其对DBP的降解一开始有一定的抑制作用,但是在48小时内总体表现为促进作用。JDC-49对DBP的降解途径是DBP到MBP, MBP到PA,然后再开环进行后续的降解。（3）从珠海红树林土壤中分离出一株能够能够以PAEs为唯一碳源的菌株,鉴定其为节杆菌并命名为JDC-36。对其富集过程中各个富集物进行了群落多样性分析,发现随着富集次数的增加,富集物中群落多样性有明显的下降,而且JDC-36在富集物中所占的比例越来越大。JDC-36的最佳降解温度和pH分别是30℃和9.0。和JDC-49类似的是该菌株也不能够利用PA的两个同分异构体IPA和PTA,并且只能够降解一些侧链相对较短的PAEs而不能降解侧链相对较长的PAEs。混合酯降解发现JDC-36优先利用DBP而不是侧链更短的DMP,并且经过DMP和DBP诱导以后的JDC-36仍然不能够利用DOP。另外,从JDC-36中克隆出了邻苯二甲酸3,4-双加氧酶基因,real-time PCR证明该基因与DBP的降解有一定的相关性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 中英文缩略语对照表
• 第一章 文献综述
• 1.1 邻苯二甲酸酯的简介
• 1.2 邻苯二甲酸酯类物质的理化性质
• 1.3 邻苯二甲酸酯的危害
• 1.3.1 威胁食品安全
• 1.3.2 环境激素危害
• 1.4 邻苯二甲酸酯的污染状况
• 1.4.1 大气中的邻苯二甲酸酯污染状况
• 1.4.2 水体中的邻苯二甲酸酯污染状况
• 1.4.3 土壤和沉积物中的邻苯二甲酸酯的污染状
• 1.4.4 其他PAEs污染状况
• 1.5 邻苯二甲酸酯污染物的治理方法研究
• 1.5.1 邻苯二甲酸酯污染物的光解和吸附
• 1.5.2 邻苯二甲酸酯污染物的细菌降解
• 1.6 本研究的目的和意义
• 第二章 一株苍白杆菌的筛选及其对DBP的降解特性研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 样品来源
• 2.2.2 培养基
• 2.2.3 实验试剂
• 2.2.4 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 降解菌株的驯化、分离纯化
• 2.3.2 基因组提取、16S rRNA的扩增、测序及分析
• 2.3.3 最适降解条件的确定
• 2.3.4 JDC-41对DBP的降解实验
• 2.3.5 底物诱导对菌株降解能力的影响
• 2.3.6 分析方法
• 2.4 结果和讨论
• 2.4.1 菌株的分离及鉴定
• 2.4.2 最适降解条件的确定
• 2.4.3 JDC-41对DBP的降解实验
• 2.4.4 底物诱导对菌株降解能力的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 一株土壤杆菌对DBP的降解及其降解途径
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 样品来源
• 3.2.2 试剂及培养基
• 3.2.3 实验仪器
• 3.2.4 菌株筛选、纯化及鉴定
• 3.2.5 细菌底物广谱性测试
• 3.2.6 细菌降解条件的确定
• 3.2.7 JDC-49对DBP的降解实验
• 3.2.8 降解产物的分析和降解途径
• 3.2.9 分析方法
• 3.3 结果和分析
• 3.3.1 菌株JDC-49的分离、纯化及鉴定
• 3.3.2 JDC-49底物广谱性测试
• 3.3.3 细菌降解条件的确定
• 3.3.4 JDC-49对DBP的降解实验
• 3.3.5 降解产物的分析和降解途径
• 3.4 本章小结
• 第四章 一株节杆菌的邻苯二甲酸3,4-双加氧酶基因的克隆及相关研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 样品来源
• 4.2.2 主要试剂和器材
• 4.2.3 培养基
• 4.2.4 菌株筛选及鉴定
• 4.2.5 富集过程中群落变化
• 4.2.6 JDC-36底物广谱性测试
• 4.2.7 JDC-36降解条件的确定
• 4.2.8 DBP的生物降解实验
• 4.2.9 邻苯二甲酸3,4-双加氧酶基因的克隆及测序
• 4.2.10 Real-time PCR
• 4.2.11 分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 JDC-36的分离、纯化及鉴定
• 4.3.2 筛菌过程中富集物中的群落变化
• 4.3.3 JDC-36底物广谱性实验
• 4.3.4 JDC-36对DBP降解条件的确定
• 4.3.5 JDC-36对DBP的生物降解
• 4.3.6 JDC-36邻苯二甲酸3,4-双加氧酶基因的克隆及测序
• 4.3.7 Real-time PCR
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果