Anoxybacillus flavithermus subsp.yunnanensis的鉴定与有机溶剂耐受特性的研究

论文摘要

通过使用含有机溶剂的培养基对来自中国云南腾冲热泉的泥水混合样品进行筛选,分离获得了两株细菌,一株是具有具有乙醇耐受性的E13T,另一株是具有广谱有机溶剂耐受性的PGDY12。它们都是革兰氏阳性的严格嗜热细菌。这是第一次发现具有有机溶剂耐受性的严格嗜热细菌。菌株E13T为兼性厌氧芽孢杆菌,能够在60℃下耐受浓度为13%（V/V）的乙醇。基于一系列生理生化指标、16S rRNA序列分析以及DNA-DNA杂交等数据,我们将E13 T菌株鉴定为Anoxybacillus flavithermus的一个新亚种。由于菌株PGDY12和E13 T菌株具有很高的相似性,我们把被PGDY12和E13 T菌株共同鉴定为一个新的亚种,并命名为：Anoxybacillus flavithermus subsp. yunnanensis subsp. nov.。这是第一个耐受有机溶剂的嗜热细菌新亚种。模式菌株E13T分别保藏在中国典型培养物保藏中心CCTCC AB2010187T和韩国典型菌种保藏中心KCTC 13759T。PGDY12已送至德国菌种保藏中心（DSMZ）保存,编号为DSM23293T。菌株PGDY12也是一株兼性厌氧芽孢杆菌,能够移动。没有特殊的营养成分的需求,其生长温度的上限能够达到65℃（最适生长温度为55℃）,并且能够在pH5.0-10.0范围内生长（最适pH为7.0）。相对对低毒性的乙醇,log Pow值在1.5-4.0的有机溶剂,比如,甲苯、苯、环己烷等,是极毒的。PGDY12能够在100%的这些极毒有机溶剂的浸泡下仍然能够幸存,并且也能够在含有高浓度极毒有机溶剂的液体培养基中生长。电镜图片显示当细胞受到外界有机溶剂的胁迫时,胞内物质会变得不再均一,而是呈一种扭曲的状态。由于有机溶剂耐受菌在生物转化领域的作用越来越显著,人们已经把研究热点逐步转向寻找具有有机溶剂耐受性的菌株。但是目前研究的有机溶剂耐受菌集中于常温细菌。温度对细菌有机溶剂耐受的影响尚未见报道。我们通过测定PGDY12菌株在不同的温度下的有机溶剂耐受特性,以生化反应动力学理论为基础,应用Monod模型描述其生长过程中比生长速率（μ）与甲苯的添加浓度之间的关系。结果表明我们建立的温度与甲苯耐受性之间的数学模型可以定量表征PGDY12菌株的甲苯耐受性随温度的升高而急剧降低的特点。有机溶剂耐受性的这种强烈的温度依耐性,也从一个侧面解释了自然界中为何罕见具有有机溶剂耐受性的嗜热细菌。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 嗜热细菌和Anoxybacillus属菌株简介
• 1.2 细菌分类鉴定的原则
• 1.3 有机溶剂对细胞的毒害机理
• 1.4 细菌对有机溶剂的抗性机理
• 1.4.1 膜自适应变化脂肪酸组成和磷脂头部基团的组成
• 1.4.2 膜组成中与抗性有关的其他因素
• 1.4.3 物理障碍细胞膜
• 1.4.4 能源依赖的主动外排泵
• 1.5 微生物对乙醇的耐受机制
• 1.5.1 酵母的乙醇耐受机制
• 1.5.2 嗜温菌对乙醇的耐受机制
• 1.5.3 嗜热菌对乙醇的耐受性研究
• 1.6 具有有机溶剂耐受性的嗜热细菌的应用前景
• 1.6.1 毒性有机溶剂耐受性的嗜热细菌
• 1.6.2 乙醇耐受性的嗜热细菌
• 1.7 立题背景及研究内容
• 第2章 嗜热细菌Anoxybacillus sp.PGDY12的筛选与有机溶剂耐受性的测定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 菌株PGDY12的初步鉴定
• 2.2.2 菌株PGDY12利用有机溶剂生长的情况
• 2.2.3 100%有机溶剂幸存实验
• 2.2.4 有机溶剂胁迫下的生长实验
• 2.2.5 甲苯对细胞形态的影响
• 2.3 结论
• 第3章 具有极高乙醇耐受性的嗜热细菌新亚种Anoxybacillus flavithermus subsp.yunnanens subsp.nov.的特点与鉴定
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 菌株在乙醇胁迫下的生长情况
• 3.2.2 菌膜的形成
• 3.2.3 生理生化特征
• 3.2.4 脂肪酸种类及含量
• 3.2.5 系统进化分析
• 3.3 结论
• 第4章 温度对嗜热细菌有机溶剂耐受性的影响——建模与评价
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.3 结果与分析
• 600值)与细胞湿重（mg）的换算'>4.3.1 生长光密度(OD₆₀₀值)与细胞湿重（mg）的换算
• 4.3.2 菌株PGDY12在不同温度不同浓度的甲苯胁迫下的生长数据
• 4.3.3 甲苯在不同温度下对菌株PGDY12的毒性
• 4.4 结论
• 主要结论与创新点
• 主要结论
• 论文创新点
• 参考文献
• 致谢
• 硕士研究生期间发表论文目录