Sphingomonas xenophaga QYY和Rhodococcus pyridinivorans GF3降解蒽醌类化合物特性研究

摘要

针对目前已知细菌降解蒽醌类化合物种类有限，速度慢，并且降解产物易自氧化的问题，本文在研究外加营养物质对鞘氨醇单胞菌QYY降解蒽醌类化合物的影响及其作用机理基础上，筛选出了一株能够降解多种蒽醌类化合物的菌株GF3。并研究了新筛选嗜吡啶红球菌GF3的生长特性，降解1-氨基蒽醌-2-磺酸的途径及其降解其他蒽醌类化合物的特性。
　　外加营养物质可加速菌株QYY脱色1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸。其中，混合营养物质蛋白胨和酵母提取物可明显促进两者的生物脱色;碳源葡萄糖、果糖、蔗糖均能促进这两种蒽醌类化合物的脱色，其中葡萄糖促进作用最强，两种蒽醌类化合物的脱色率分别增长了76.7％和50.8％;外加硝酸铵、尿素以及维生素对这两个蒽醌类化合物的生物脱色没有促进作用。进一步研究表明，L-亮氨酸、L-谷氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-天冬氨酸和L-苯丙氨酸均可加速1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸的生物脱色，其中L-脯氨酸促进效果最好，使这两种蒽醌类化合物的脱色率增加了79.9％和67.3％。采用超声破碎细胞和超速离心技术，提取1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸脱色酶，并研究了外加营养物质L-脯氨酸与脱色酶活性的关系。确定了菌株QYY中1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸脱色酶位于细胞膜上，并证明L-脯氨酸可代替NADH直接参与此酶脱色这两种蒽醌类化合物的过程。
　　新筛选出一株能够降解多种蒽醌类化合物的菌株GF3。其与Rhodococcuspyridinivorans的模式菌株NR025033和KF38149的序列同源性高达100％，16S rDNA全序列登录GenBank，序列号为KF953541。
　　研究了菌株GF3生长及降解1-氨基蒽醌-2-磺酸的基本特性，并分析了蒽醌环的裂解过程。菌株GF3的最适生长与降解条件为:pH=7.0，温度30℃，转速为150 r/min。外加碳源酵母提取物可大幅度促进菌株GF3生长及1-氨基蒽醌-2-磺酸的降解;外加氮源均可不同程度地促进1-氨基蒽醌-2-磺酸脱色，其中尿素和硝酸铵促进效果最为明显，脱色率分别增长了49.1％和47.1％;微量元素中仅有FeCl3可加速1-氨基蒽醌-2-磺酸脱色，脱色率仅增加了7.4％。菌株GF3不仅能降解1-氨基蒽醌-2-磺酸，还可以降解1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸、蒽醌-2-磺酸和蒽醌-2-羧酸，但不能降解蒽醌-2，6-二磺酸。此外1-氨基蒽醌-2-磺酸在菌株GF3作用下，总有机碳的去除率达到60.6％，蒽醌环结构断裂。采用HPLC-MS分析推测1-氨基蒽醌-2-磺酸脱色产物中可能含有2-氨基-3-羧基苯磺酸或2-氨基-4-羧基苯磺酸。