论文题目: Candida tropicalis激光育种技术及其降酚特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物化工
作者: 姜岩
导师: 胡宗定,闻建平
关键词: 生物降解,热带假丝酵母,激光辐照,苯酚羟化酶,动力学模型,基因克隆
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 目前,生物法处理含酚工业废水正经历着从传统的混合微生物处理技术向纯培养微生物处理技术的转型阶段。本文利用传统的微生物育种技术从驯化的活性污泥中分离、纯化得到二株高活力苯酚降解菌,对二个菌株分别进行了鉴定,并对其中的热带假丝酵母菌进行了系统研究。为提高所得野生型热带假丝酵母对酚类化合物的降解能力,本文利用He-Ne激光辐照热带假丝酵母,经过大量的平行性实验研究,发现在10mW10-15min、12.5mW10-15min和15mW10min的剂量范围内,可以产生较高的正变率。通过苯酚降解实验筛选出70株具有较高苯酚降解能力的正变株,对这70个正变株进行苯酚降解稳定性的考察,最终获得了具有最高苯酚降解能力和稳定遗传特性的突变株CTM2。鉴于苯酚羟化酶和邻苯二酚双加氧酶在苯酚代谢中所发挥的决定性作用,本文考察了苯酚羟化酶和邻苯二酚双加氧酶的活力,发现二个酶在突变株CTM2中的活力都要高于其在野生型菌株中的活力,推测这一实验结果是由激光辐照所造成的。继而,本文对热带假丝酵母野生型和突变型的苯酚羟化酶基因序列进行了全序列克隆,首次获得了热带假丝酵母苯酚羟化酶的完整基因序列。通过基因序列比较发现,激光辐照后苯酚羟化酶有4个氨基酸发生了突变。另外,苯酚羟化酶的异源表达进一步证实了细胞在辐照后苯酚羟化酶的活力提高,从而揭示了激光诱变的生物学机理。对比研究了野生型热带假丝酵母及其突变株CTM2降解苯酚、间甲酚及其4-氯酚的特性。其中,二株菌的最大苯酚降解能力分别达到2000和2600mg/L;最大细胞比生长速率分别为0.48和0.54 1/h。另外,分别在双底物生物降解系统中研究了野生株和突变株的底物降解特性。实验结果表明,间甲酚和4-氯酚对细胞的抑制作用远远大于苯酚的抑制,而一定浓度的苯酚存在可以促进菌体对间甲酚(或4-氯酚)的生物降解作用。最后,双底物动力学研究证实了本文所建立的动力学模型适合描述热带假丝酵母及其突变株CTM2的细胞生长和底物降解动力学行为。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 含酚废水处理技术研究进展
1.1.1 含酚废水的危害及来源
1.1.2 含酚工业废水处理技术
1.1.2.1 理化法处理含酚工业废水
1.1.2.2 生物法处理含酚工业废水
1.1.2.3 物化-生化耦合处理技术的研究现状
1.2 诱变育种技术的应用
1.2.1 传统的诱变育种技术
1.2.2 激光诱变育种技术
1.3 激光诱变育种机理的研究
1.4 苯酚的生物降解途径
1.4.1 苯酚的生物降解途径及关键酶
1.4.2 苯酚羟化酶的研究现状
1.5 本课题的研究背景及本文的主要研究内容
1.5.1 本课题研究背景
1.5.2 本文的研究内容
第二章 热带假丝酵母的分离、纯化与鉴定
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料与试剂
2.2.2 培养基及培养条件
2.2.2.1 基础培养基
2.2.2.2 苯酚选择培养基
2.2.2.3 培养条件
2.2.3 实验器材与装置
2.2.3.1 实验器材
2.2.3.2 实验装置
2.2.4 实验方法
2.2.4.1 活性污泥的驯化
2.2.4.2 菌种的分离、纯化
2.2.4.3 单菌落苯酚降解能力的考察
2.2.4.4 菌种的复筛
2.2.4.5 纯菌苯酚降解能力的考察
2.2.4.6 菌种鉴定
2.2.5 分析方法
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 活性污泥的驯化
2.3.2 驯化的活性污泥中微生物的菌相构成
2.3.3 菌种的分离、纯化
2.3.4 菌种的鉴定
2.4 小结
第三章 热带假丝酵母降解苯酚、间甲酚及4-氯酚的特性研究
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 实验材料与试剂
3.2.2 培养基及培养条件
3.2.2.1 基础培养基
3.2.2.2 选择培养基
3.2.3 实验方法
3.2.3.1 热带假丝酵母降解苯酚的特性研究
3.2.3.2 热带假丝酵母降解间甲酚的特性研究
3.2.3.3 热带假丝酵母降解4-氯酚的特性研究
3.2.3.4 热带假丝酵母降解苯酚、间甲酚双底物的特性研究
3.2.3.5 热带假丝酵母降解苯酚、4-氯酚双底物的特性研究
3.2.4 分析方法
3.2.4.1 细胞浓度的测定
3.2.4.2 底物浓度的测定
3.3 动力学模型的建立
3.3.1 单底物生物降解的细胞生长动力学模型
3.3.1.1 苯酚生物降解系统中的细胞生长动力学模型
3.3.1.2 间甲酚和4-氯酚单底物生物降解的细胞生长动力学模型
3.3.2 单底物生物降解系统中的底物降解动力学模型
3.3.3 双底物生物降解动力学模型
3.3.3.1 双底物生物降解系统中的细胞生长动力学模型
3.3.3.2 双底物生物降解系统中的底物降解动力学模型
3.4 结果与讨论
3.4.1 热带假丝酵母的苯酚降解特性
3.4.1.1 初始接种量对苯酚生物降解的影响
3.4.1.2 热带假丝酵母的最大苯酚降解
3.4.1.3 热带假丝酵母的苯酚降解动力学
3.4.2 热带假丝酵母的间甲酚生物降解特性
3.4.2.1 热带假丝酵母的最大间甲酚降解特性
3.4.2.2 热带假丝酵母降解苯酚、间甲酚单底物的特性比较
3.4.2.3 热带假丝酵母的间甲酚降解动力学
3.4.3 热带假丝酵母的4-氯酚生物降解特性
3.4.3.1 热带假丝酵母的最大4-氯酚降解特性
3.4.3.2 热带假丝酵母降解苯酚、4-氯酚单底物的特性比较
3.4.3.3 热带假丝酵母的4-氯酚降解动力学
3.4.4 热带假丝酵母的苯酚、间甲酚双底物生物降解特性
3.4.4.1 苯酚对热带假丝酵母降解间甲酚速率的影响
3.4.4.2 苯酚对热带假丝酵母降解间甲酚能力的影响
3.4.4.3 间甲酚对热带假丝酵母降解苯酚的影响
3.4.4.4 热带假丝酵母降解苯酚、间甲酚双底物的动力学
3.4.5 热带假丝酵母的苯酚、4-氯酚双底物生物降解特性
3.4.5.1 苯酚对热带假丝酵母降解4-氯酚速率的影响
3.4.5.2 苯酚对热带假丝酵母降解4-氯酚能力的影响
3.4.5.3 4-氯酚对热带假丝酵母降解苯酚的影响
3.4.5.4 热带假丝酵母降解苯酚、4-氯酚的双底物动力学
3.5 小结
第四章 He-Ne 激光辐照热带假丝酵母选育高活力突变株CTM 2 的研
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验材料与试剂
4.2.2 培养基及培养条件
4.2.3 实验器材与装置
4.2.4 实验方法
4.2.4.1 He-Ne 激光辐照实验
4.2.4.2 辐照过程中的温度影响
4.2.4.3 突变株降解能力的考察
4.2.4.4 突变株遗传稳定性的考察
4.2.4.5 正变株的纯菌检测
4.2.5 分析方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 He-Ne 激光辐照热带假丝酵母过程中的温度影响
4.3.2 He-Ne 激光辐照实验
4.3.3 突变株的遗传稳定性考察
4.4 小结
第五章 激光诱变的生物学机理研究
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 实验材料与试剂
5.2.2 培养基及培养条件
5.2.3 实验器材与装置
5.2.4 实验方法
5.2.4.1 酶活力的测定
5.2.4.2 苯酚羟化酶基因的克隆
5.2.2.3 苯酚羟化酶基因的异源表达
5.3 结果与讨论
5.3.1 热带假丝酵母苯酚代谢途径的验证
5.3.2 热带假丝酵母及突变株CTM2 酶活力的比较
5.3.3 苯酚羟化酶基因的克隆与分析
5.3.3.1 热带假丝酵母苯酚羟化酶基因中间片段的克隆
5.3.3.2 热带假丝酵母苯酚羟化酶基因上游和下游片段的克隆
5.3.3.3 热带假丝酵母苯酚羟化酶基因全序列的克隆
5.3.3.4 野生型热带假丝酵母苯酚羟化酶基因序列的分析
5.3.4 热带假丝酵母及其突变株CTM2 苯酚羟化酶基因序列的比较
5.3.5 苯酚羟化酶的异源表达
5.4 小结
第六章 突变株CTM2 降解苯酚、间甲酚及4-氯酚的特性研究
6.1 前言
6.2 材料与方法
6.2.1 实验材料与试剂
6.2.2 培养基及培养条件
6.2.3 实验方法
6.2.3.1 突变株CTM2 降解苯酚的特性研究
6.2.3.2 突变株CTM2 降解间甲酚的特性研究
6.2.3.3 突变株CTM2 降解4-氯酚的特性研究
6.2.3.4 突变株CTM2 降解苯酚、间甲酚双底物的特性研究
6.2.3.5 突变株CTM2 降解苯酚、4-氯酚双底物的特性研究
6.2.4 分析方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 突变株CTM2 的苯酚降解特性
6.3.1.1 野生型热带假丝酵母与突变株CTM2 降解苯酚特性的对比研
6.3.1.2 突变株CTM2 的最大苯酚降解
6.3.1.3 突变株CTM2 的苯酚降解动力学
6.3.2 突变株CTM2 的间甲酚生物降解特性
6.3.2.1 野生型热带假丝酵母与其突变株CTM2 降解间甲酚的特性比较
6.3.2.2 突变株CTM2 的最大间甲酚降解
6.3.2.3 突变株CTM2 的间甲酚生物降解动力学
6.3.3 突变株CTM2 的4-氯酚降解特性
6.3.3.1 野生型热带假丝酵母与其突变株降解4-氯酚的特性比较
6.3.3.2 突变株CTM2 的最大4-氯酚降解
6.3.3.3 突变株CTM2 的4-氯酚降解动力学
6.3.4 突变株CTM2 的苯酚、间甲酚双底物生物降解特性
6.3.4.1 苯酚对突变株CTM2 降解间甲酚速率的影响
6.3.4.2 苯酚对突变株CTM2 降解间甲酚能力的影响
6.3.4.3 间甲酚对突变株CTM2 降解苯酚的影响
6.3.4.4 突变株CTM2 的苯酚、间甲酚双底物生物降解动力学
6.3.5 突变株CTM2 的苯酚、4-氯酚双底物生物降解特性
6.3.5.1 苯酚对突变株CTM2 降解4-氯酚速率的影响
6.3.5.2 苯酚对突变株CTM2 降解4-氯酚能力的影响
6.3.5.3 4-氯酚对突变株CTM2 降解苯酚的影响
6.3.5.4 突变株CTM2 的苯酚、4-氯酚双底物生物降解动力学
6.4 小结
第七章 总结与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 对今后工作的建议与展望
参考文献
攻读博士期间发表的论文
附录
致谢
发布时间: 2007-07-10
相关论文
- [1].沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）生物降解2-氯苯酚的研究[D]. 董怡华.东北大学2011
- [2].固定化热带假丝酵母降解苯酚的实验与理论研究[D]. 刘献玲.天津大学2007
- [3].高盐含酚废水生物处理及微生物群落结构研究[D]. 王平.大连理工大学2009
- [4].苯酚降解嗜盐菌的筛选及分子生物学鉴定[D]. 温洪宇.中国矿业大学2009
- [5].醋酸钙不动杆菌PHEA-2苯酚降解调控蛋白MphR的功能分析[D]. 彭子欣.中国农业科学院2010
- [6].纤维素乙醇发酵过程中不同酵母菌株的比较脂组学研究[D]. 夏金梅.天津大学2010
- [7].始旋链霉菌基因组重排育种、普那霉素发酵条件优化及高产机理分析[D]. 徐波.浙江大学2008
- [8].生物催化生产十三碳二元酸中β-氧化途径的代谢调控[D]. 高弘.清华大学2005
- [9].气液两相流生物反应器流动与降酚特性动态行为研究[D]. 冯伟.天津大学2006
- [10].利迪链菌素高产菌株选育及生物合成研究[D]. 李小兵.天津大学2006