磁性纳米颗粒介导分离技术筛选土壤中多氯联苯降解菌及其降解特性

摘要

【背景】磁性纳米颗粒介导分离(magnetic nanoparticle-mediated isolation,MMI)技术是近年来发展起来的一种无须底物标记就能从复杂菌群中分离活性功能微生物的方法,目前尚无研究报道该技术应用于难降解污染物3,3′,4,4′-四氯联苯(3,3′,4,4′-tetrachlorobiphenyl,PCB77)。【目的】从土壤中筛选PCB77活性降解菌并研究其污染物降解特性。【方法】利用磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles,MNPs)富集原位活性PCB77降解菌群,通过高通量测序分析细菌群落变化,经平板筛选得到PCB77降解菌,并研究其对多氯联苯和多溴联苯醚的降解特性。【结果】基于MMI技术获取的富集培养液能够高效地转化PCB77,与对照组相比底物降解效率从6%提升至79.3%,同时该富集培养液中细菌物种多样性显著降低,群落组成发生明显变化。从对照组和MMI处理组中分别筛选到PCB77降解菌红球菌CT2和类芽孢杆菌MT2,发现红球菌为对照组中唯一的优势物种,而MMI处理组的优势物种由红球菌和类芽孢杆菌共同组成。菌株MT2对PCB77具有优异的降解能力,唯一碳源条件下对PCB77的降解率高达65.2%,接近于富集菌群的降解效果,并显著高于菌株CT2(26.3%)。同时,菌株MT2也对多种多氯联苯和多溴联苯醚表现出相对更好的降解效果。【结论】通过MMI技术有效富集出PCB77的高效降解菌群,并从中筛选到多氯联苯高效降解菌Paenibacillus sp.MT2,为发展高效的多氯联苯污染土壤生物修复技术提供了理论参考。