乌梁素海萘降解细菌的分离、鉴定与降解特性的研究

摘要

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一类在环境中常见的持久性污染物，具有致癌、致畸、致突变的特性，其种类多、分子结构稳定，可通过生物链积累，最终对人类健康造成危害，已经受到了人们的广泛关注。在 PAHs的各种消除方法中，利用自然界广泛存在的微生物对 PAHs污染环境进行修复，具有经济、操作简单、无二次污染等其他方法不可替代的优势。因此，PAHs的生物降解研究工作具有重要的现实意义。
　　本研究从内蒙古地区富营养化严重的乌梁素海选取水样，以萘为唯一碳源，通过普通分离和富集驯化两种方法进行萘降解菌株的筛选，并对筛选出的菌株开展降解特性研究，结果和结论如下：
　　1.两种方法共筛选得到34个菌株，16Sr DNA序列分析表明，这些菌株分属于放线菌门(Actinobacteria)占全部菌株的68％、变形菌门(Proteobacteria)占总菌株数的18％、硬壁菌门(Firmicutes)占菌株总数的12％，以及拟杆菌门(Bacteroidetes)占总数的2％。经过复筛，得到了8个萘降解菌，其中有6个是放线菌门(Actinobacteria)的菌株，分别为:S2 Microbacterium testaceum，S8 Microbacterium flavescens，S14 Rhodococcus rhodochrous，C4 Dietzia cercidiphylli，C6 Microbacterium oxydans，C9 Dietzia natronolimnaea；另外2个菌株属于变形菌门(Proteobacteria)，分别为:S4 Brevundimonas diminuta，C8 Pseudomonas stutzeri；
　　2.菌株 S2、C8、S8和C4的10天萘降解率分别为100％、81％、86％和91％，高于很多目前己报道的菌株，属于高效降解菌范畴，而另外4个菌株 S4、S14、C6和C9的降解效率偏低；
　　3.除菌株 S4在硝态氮氮源中降解率较铵态氮氮源中降低了近25％以外，其余7个菌株的降解率均在硝态氮氮源中有所增加，增幅最小为 C8，增加了3％，增幅最大的为 S14，增加了24％。该结果说明培养基中经常使用的铵态氮应该考虑替换成硝态氮，多数情况下或可促进细菌对萘的降解；
　　4.微量元素(TES)对菌株降解率影响的研究结果表明，菌株 S2、S8在添加 TES1和TES2后降解率均有所降低，添加 TES对菌株 S4、S14、C4、C6、C8和C9对萘的降解有促进作用，降解率增加范围为3％~26％，但是当 TES浓度过高时，可能会对菌株 C4、C6、C8和C9产生重金属抑制作用。该结果说明，TES对降解效率的影响变化较大，具体影响和变化程度因菌种不同而不同；
　　5.维生素对菌株降解率的影响结果表明，培养基中添加维生素混合液后，菌株 C4、C8降解率无明显影响，但是对其余6个菌株萘的降解均有不同程度的促进作用，其中 S14的促进作用最为明显，其降解率增加了23％，其次是 C6，增加了16％，其余4个菌株的增幅在10％左右。由此得知尽管维生素对菌株的作用效果并不完全一致，但整体上维生素对多数菌株的生长以及萘的降解均有很好的促进作用。此结果说明，在细菌降解萘的研究中，维生素可直接加入而无需担心其会产生较强的抑制作用；
　　6.除菌株 C8的降解率无明显变化外，其余7个菌株在最适 pH值中的降解率较环境原位 pH中均有所增加，其中 S8、S14的增幅较小，增加了5％，菌株 S2、S4和C9降解效率都增加了12％左右；菌株 C6、C4增加显著，分别增加了22％和26％。菌株的降解率增幅不同可能与最适 pH与环境原位 pH的差距大小，以及菌株对环境的适应能力有关。

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英文摘要

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1 引言

1.1 PAHs 的主要来源

1.2 PAHs 的主要危害

1.3 PAHs 的主要修复方式

1.4 乌梁素海简介

1.5 研究内容、目的及意义

2 材料与方法

2.1 样品采集与处理

2.2 研究所用主要试剂盒与分析软件研究所用主要试剂盒

2.3 研究所用培养基配方

2.4 研究方法

2.5 生长曲线

2.6 标准曲线、萘降解率及单位细胞浓度萘降解率的测定

2.7 降解特性研究

3 结果与分析

3.1 菌株分离结果

3.2 纯菌 DNA 的提取

3.3 细菌 16S rDNA 的 PCR 扩增

3.4 纯化后阳性克隆子的筛选和鉴定

3.5 基于 16S rDNA 序列系统发育分析

3.6 生长曲线、萘降解曲线及菌株平均降解率

3.7 萘降解影响因素分析

4 讨论

4.1 两种方法得到的菌株种类比较

4.2 降解菌的种类

4.3 降解能力

4.4 降解影响因素

5 总结

致谢

参考文献

作 者 简 介