海藻酸降解菌性质及微生物对石油污染土壤生物修复影响的研究

摘要

褐藻胶是一种来源丰富、用途广泛的酸性海洋活性多糖，是由α-L-古罗糖醛酸(G)及β-D-甘露糖醛酸(M)随机组合形成的线性高分子量聚合物。褐藻多糖及其降解产物褐藻低聚糖已广泛应用于制药、食品、化工等多个领域，成为人们关注和研究的重要内容。褐藻酸裂解酶在新药、新功能食品、新生化产品开发上发挥着重要作用，其研究和应用是褐藻酸及其寡糖研究和应用的基础，是开发海洋活性物质的重要手段之一。为此本课题对筛选出的一株产褐藻酸酶菌株作进一步研究，以期为海洋多糖资源的开发和利用提供更多的资源基础。
　　 通过单因子实验确定了该菌株较优的发酵产酶条件。优化后的产酶培养基配方为：褐藻酸钠0.5％、0.5％蛋白胨为主要氮源，并加0.1％酵母膏为辅助氮源，NaCl浓度0.5mol/L。优化后的发酵产酶条件为：初始pH值9.5，装液量为20％，30℃培养96h，优化条件下最大酶活力可达12.79U/mL。
　　 菌株A7在优化后的发酵培养基中30℃培养96h后，经离心、80％饱和度(0℃)(NH4)2SO4沉淀、将沉淀溶于pH值为7.0的磷酸盐缓冲液中，得粗酶液。对粗酶液的酶学性质研究表明：40℃为该酶反应的最适温度，其最适反应pH值为8.0，最适底物浓度为0.3％，Mg2+和Na+均对酶活有促进作用，但不明显，而Cu2+，Zn+，Fe3+等金属离子对褐藻酸裂解酶的活性具有明显的抑制作用。
　　 在玉米草修复石油污染土壤过程中施用不同浓度的海藻寡糖溶液，结果表明寡糖对石油去除率有积极的促进作用，寡糖对土壤中不同酶的活性影响不同。较高浓度的寡糖有利于多酚氧化酶和脱氢酶活性的提高，而较低浓度的寡糖对脲酶活性影响较为明显。根据PCR-DGGE分子生物学方法研究土壤微生物多样性，表明修复后土壤中微生物结构发生了变化，用稀释20倍的寡糖溶液浇灌的玉米草土壤中DGGE条带最亮。
　　 棉花不同处理对石油污染土壤的修复效果表明采用棉花-PGPR-降解菌联合修复的效果最好，石油去除率达到29.76％，其次为棉花-降解菌、棉花-PGPR的联合修复，石油去除率分别为28.3％和27.78％。从酶的测定结果来看，修复土壤中多酚氧化酶、脱氢酶和脲酶的活性始终高于自然降解土壤，棉花-降解菌处理中三种酶活性均最高。PCR-DGGE结果显示修复后土壤中微生物的数量明显增多，不同处理中微生物种类不同。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

第一节 褐藻酸

1.1.1来源及组成

1.1.2溶解性和黏度

1.1.3凝胶特性与稳定性

第二节 褐藻酸裂解酶

1.2.1褐藻酸裂解酶来源

1.2.2褐藻胶裂解酶的分离纯化

1.2.3酶学分类

1.2.4酶的作用方式

1.2.5酶的结构特点

1.2.6褐藻酸酶基因工程研究进展

1.2.7褐藻胶裂解酶的生物功能

1.2.8海藻酸裂解酶的应用

1.2.9我国褐藻酸裂解酶研究现状及前景展望

第三节 褐藻酸的降解及其酶解寡糖的应用

1.3.1褐藻酸的降解

1.3.2褐藻酸酶解寡糖的应用

第二章 立题依据、研究内容与技术路线

第一节 立题依据

第二节 研究内容及意义

2.2.1研究内容

2.2.2研究意义

第三节 创新点

第四节 技术路线

第三章 产褐藻酸酶菌株A7发酵条件的优化

第一节 前言

第二节 实验材料与方法

3.2.1实验材料

3.2.2实验方法

第三节 实验结果与讨论

3.3.1菌株生长曲线

3.3.2培养基成分对菌株生长和产酶的影响

3.3.3培养条件对菌株生长和产酶的影响

第四节 小结

第四章 褐藻酸裂解酶的酶学性质研究

第一节 前言

第二节 实验材料与方法

4.2.1实验材料

4.2.2实验方法

第三节 实验结果与讨论

第四节 小结

第五章 石油污染土壤的生物修复

第一节 前言

第二节 海藻寡糖对石油污染土壤的生物修复影响

5.2.1实验材料

5.2.2实验方法

5.2.3结果与讨论

5.2.4 小结

第三节 棉花对石油污染土壤的修复作用

5.3.1实验材料

5.3.2实验方法

5.3.3结果与讨论

5.3.4 小结

第六章 总结

第一节 产褐藻酸酶菌株发酵产酶条件

第二节 褐藻酸裂解酶酶学性质

第三节 胜利油田石油污染土壤的生物修复

6.3.1玉米草生物修复

6.3.2棉花生物修复

参考文献

附录

致谢

个人简历