废次烟叶提取液源木质素降解菌Bacillus subtilis SM降解特性

【目的】目前造纸法再造烟叶工艺已经成为我国重要的废烟叶处理和利用方式,该工艺中烟梗中高木质素的降解是个挑战性的需解决问题。从废次烟叶提取液(Tobacco waste extract,TWE)中筛选木质素的降解微生物用来直接处理烟梗或烟末提取液,可实现对木质素含量的调控。【方法】将废次烟叶提取液(TWE)浓缩液中分离出的Bacillus subtilis SM接种到以Kraft木质素为唯一碳源的无机盐培养基中,在pH 7.0、30°C培养基中培养4 d来检测菌株对木质素的降解效果。通过HPLC、TOC、GPC和色度来表征SM对木质素的降解,并采用烟梗无机盐培养基在pH 7.0、30°C培养4 d检测SM对烟梗木质素的降解。【结果】HPLC结果显示SM在以木质素磺酸钠为唯一碳源的无机盐培养基中可全部降解分子质量为534.5的木质素磺酸钠,而对Kraft木质素降解不明显,仅观察到组分的变化。脱色结果显示脱色率达到40.7%,但在对Kraft木质素矿化方面矿化率只能达到5.4%。SM在烟梗无机盐培养基中可使烟梗失重率分别达到50%以上(对照组为18.9%),烟梗中木质素含量减少了70%左右。【结论】来源于废次烟叶提取液(TWE)的Bacillus subtilis SM能够以Kraft木质素为唯一碳源生长,也能够有效降解烟梗中的木质素,可应用于烟草废弃物原料中木质素的降解。     

一株糖脂表面活性剂产生菌的筛选及干酪根降解

【目的】从油页岩环境中筛选可降解油页岩干酪根的产生物表面活性剂菌株。【方法】从抚顺油页岩矿废水样品中用血平板法初筛,排油圈法、乳化法和表面张力法复筛,获得产生物表面活性剂菌株。对目标菌株进行生理生化鉴定、16S r RNA基因序列和系统发育分析,用薄层色谱鉴定其发酵液表面活性成分,优化产表面活性剂的培养条件,初步考察其对油页岩干酪根的降解能力。【结果】筛选到一株产糖脂表面活性剂菌株B-1,初步鉴定为Pseudomonas sp.,该菌株有良好的排油和乳化能力以及较低的表面张力,可利用烷烃、不饱和脂肪酸和糖类作为碳源。在30-34°C范围内添加0.3%Na Cl的葡萄糖培养基(p H 7.0)中该菌生长旺盛,发酵液表面张力最低为27 m N/m。菌株B-1在添加一定量葡萄糖的无机盐培养基中作用30 d后对干酪根的降解率为2.85%,高于不添加葡萄糖无机盐培养基对照组的降解率(1.04%)。【结论】菌株B-1是一株性能良好的产糖脂表面活性剂细菌,有降解干酪根的潜力。     

一株尼古丁降解菌株Arthrobacter sp.D4的分离鉴定及其降解代谢途径

【背景】烟草在生产和加工中会产生高浓度的尼古丁废弃物,对环境造成较大的污染。【目的】筛选降解尼古丁的微生物菌种并解析其降解尼古丁的代谢途径,理解微生物如何降解尼古丁。【方法】用常规分离筛选方法、结合形态学观察和分子鉴定手段分离和鉴定菌株类别,进而利用单因素试验方法,通过设置不同的尼古丁浓度、温度和pH确定菌株降解尼古丁的最适发酵条件和降解率,利用气相色谱-质谱联用技术检测菌株在尼古丁降解过程中的主要代谢产物。【结果】获得一株以尼古丁为唯一碳源和氮源的节杆菌属(Arthrobacter)菌株,编号为D4;该菌株降解尼古丁的最适温度和pH分别为30.0℃和7.0;在1 g/L的尼古丁浓度下具备较快的尼古丁降解速率,培养18 h时尼古丁降解率可达到90%以上;尼古丁浓度≥4 g/L时菌株生长受到明显抑制;与目前报道的节杆菌属降解途径不同,该菌株降解尼古丁过程中产生了新的终产物N-甲基吡咯烷酮、可替宁及中间产物麦斯明。【结论】本研究分离鉴定到一株具有较快尼古丁降解速率的节杆菌,该菌株很可能存在新的尼古丁降解途径。     

烟草废弃物中的难降解有机物的微生物降解研究进展

烟草废弃物的资源化利用及无害处理过程,需要利用微生物高效降解其中的难降解物质,如木质素与尼古丁。本文主要综述烟草废弃物中难降解物质的生物降解研究进展。迄今,已经发现了不少木质素和尼古丁的微生物降解菌株,对其降解机理及应用已有不少研究报道,但其在烟草废弃物处理中的应用方面报道较少。木质素和尼古丁降解菌可以用于废次烟叶（烟梗）木质素的消减和尼古丁去除,但同时也需要考察菌株的降解能力和应用环境的适用性。具备降解木质素和尼古丁双重功能的菌株更有应用前景,但迄今发现较少。基于全基因组分析和微生物组学技术的复合菌群的研究也是重要的研究方向,将推动含木质素和尼古丁等多种难降解物质的废次烟叶的处置技术发展和实际应用。     

尼古丁降解菌SCUEC1菌株的分离及其降解基因

【目的】分离并鉴定1株具有尼古丁降解能力的细菌,研究其尼古丁降解特性并对其降解基因进行分析,为尼古丁微生物降解提供基础。【方法】从烟草种植地土壤中分离1株具有尼古丁降解能力的细菌,通过16S r RNA基因和生理生化特性对该菌株进行鉴定,检测该菌株尼古丁降解率与生长量的关系,并进一步对该菌株进行尼古丁浓度耐受性测定,采用高通量测序技术对菌株进行全基因组测序,BLAST比对分析尼古丁降解相关基因。【结果】筛选到1株具有尼古丁降解能力的细菌,经鉴定命名为根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumerficience)SCUEC1菌株,根癌土壤杆菌SCUEC1菌株尼古丁降解率可达到94.81%,该菌株在尼古丁浓度为0.50–5.00 g/L范围内生长良好且有较高的尼古丁降解能力。对根癌土壤杆菌SCUEC1菌株全基因组序列进行BLAST比对分析,推测该菌株的尼古丁降解代谢途径与中间苍白杆菌SYJ1菌株的尼古丁降解途径相似。【结论】本研究揭示了Agrobacterium tumerficienceSCUEC1菌株具备尼古丁降解特性,初步推测出尼古丁降解相关基因和降解代谢途径,为尼古丁微生物降解提供基础。     

苯胺降解菌的筛选、降解特性及其发酵优化

【背景】近年来,苯胺类化合物加重了生态环境的污染,而生物法处理苯胺类废水具有较大发展潜力与广阔的应用前景。【目的】从长期受苯胺类化合物污染的活性污泥中分离获得一株能高效降解苯胺的菌株,优化其培养基及降解条件,为苯胺生物修复提供菌株与基因资源。【方法】采用平板法从富集驯化的菌株中筛选出以苯胺为唯一碳氮源和能源的高效降解菌,通过16S rRNA基因测序鉴定菌种,利用单因素筛选实验对降解条件进行优化,通过正交试验优化培养条件。【结果】筛选到一株苯胺降解菌BA-6,经鉴定为微杆菌属(Microbacterium)。菌株BA-6对初始浓度为600mg/L苯胺的日降解率可达98%以上。其高效降解的温度范围是30–37℃,pH范围是6.5–7.5。底物利用实验表明,菌株BA-6具有降解多种苯胺类化合物的能力。发酵培养基优化实验获得一种发酵培养基,活菌量高达3.06×10¹⁰CFU/mL。【结论】苯胺降解菌BA-6对苯胺有较强的降解能力和环境调节能力,在修复苯胺类化合物的生态污染方面有一定的应用前景。     

一株乙草胺降解菌的分离及其降解特性研究

【目的】分离获得一株能有效降解乙草胺的菌株,并研究其降解乙草胺的影响因素,为乙草胺生物修复提供微生物资源。【方法】通过富集培养和分离培养,从样品中筛选能以乙草胺为唯一碳氮源的菌株。通过划线培养获得单菌落,并采用革兰氏染色法和16S r RNA基因测序进行菌株的初步鉴定和系统分类。通过单因素试验研究初始乙草胺浓度、外加碳氮源对其降解乙草胺的影响,并基于正交设计进行优化。【结果】分离获得的一株菌为革兰氏阴性菌,初步确定为Pseudomonas sp.,能有效利用乙草胺进行生长。单因素试验证明在乙草胺初始浓度为10 mg/L时降解率最高;外加碳氮源能提高乙草胺降解率,其中葡萄糖和蛋白胨分别最为有效。正交设计表明在最优条件下,其对乙草胺降解率可以达到80.2%。【结论】菌株A-1能有效利用乙草胺进行生长,其降解乙草胺受多种因素影响。本研究将为利用进行该菌株进行乙草胺污染修复提供菌种资源。     

一株林可霉素降解菌的筛选鉴定及其降解机制

【背景】抗生素污染越来越引起人们的关注。利用微生物处理抗生素污染被认为是一种环境友好型的方法。【目的】筛选林可霉素高效降解菌并研究其降解机制。【方法】经形态学观察、生理生化鉴定和16S rRNA基因测序分析进行鉴定;通过PCR技术和质谱分析技术对该菌抗性基因和降解产物等进行分析。【结果】从林可霉素菌渣堆肥样本中获得一株高效降解林可霉素的假单胞菌(Pseudomonas RST-1),该菌在林可霉素浓度为3.0 g/L的牛肉膏蛋白胨培养基上培养40 h后,林可霉素降解率高达57.3%。该菌含有intI1、sul1、sul2等抗性基因,降解产物为去甲基林可霉素和2-丙基-N-甲基脯氨酸。【结论】菌株RST-1具有高效降解林可霉素的能力,推测可能的降解机制为去甲基化和酰胺键水解作用,该菌株降解特性及降解机制研究为林可霉素降解工程菌及其高效降解菌剂的研制奠定了基础。     

蚯触圈源啶虫脒降解菌D35的分离鉴定及其降解条件优化

【背景】啶虫脒等新烟碱类杀虫剂的残留易对非靶标生物造成伤害,投加高效降解细菌进行生物强化,可促进其快速降解。【目的】从蚯触圈中分离筛选啶虫脒降解菌并优化其降解条件,提高降解效率。【方法】制备蚯触圈基质富集筛选降解菌;通过生理生化特征和16S rRNA基因序列分析对其进行鉴定;利用单因素筛选、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及Box-Behnken design试验优化菌株降解条件。【结果】分离得到1株啶虫脒降解菌D35,可在72 h内降解55.46%初始浓度为50 mg/L的啶虫脒,将其鉴定为一株假单胞菌(Pseudomonas sp.)。优化得到菌株降解啶虫脒的最佳环境条件为：胰蛋白胨10.19 g/L、温度为30℃、接种量为5.24%,pH 7.0、初始农药浓度50 mg/L,在此条件下72 h内菌株降解率为80.21%,较未优化前提高了24.75%。【结论】本研究对分离筛选新烟碱类杀虫剂降解菌的方法进行了探索,获得的菌株D35可高效降解啶虫脒,为快速消除环境中啶虫脒污染提供了新的微生物资源。     

阿特拉津降解菌T_3 AB_1的分离鉴定及土壤修复

【目的】从阿特拉津污染土壤分离高效降解菌株,进行分类学鉴定、降解特性及黑土修复能力初步研究,为阿特拉津污染土壤微生物修复提供新的菌株。【方法】通过形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析方法进行菌株鉴定;通过培养时间、温度、pH值等环境因素的研究得出菌株的最佳降解条件;通过降解菌株接种于不同种类除草剂为唯一碳氮源培养基获得该菌株的降解谱;通过土壤接种和敏感作物盆栽生测试验验证菌株对阿特拉津污染土壤修复能力。【结果】本试验从黑龙江省讷河市长期施用阿特拉津的玉米田地中分离出一株能以阿特拉津为唯一碳氮源生长的细菌T3AB1,初步鉴定为节杆菌属(Arthrobacter sp.),该菌株在72 h内对500 mg/L阿特拉津(pH 8.0)的降解率高达99%,其降解能力较高的条件为pH7.0-8.0、25-30℃、摇培72-108 h,该菌株能够利用甲氧咪草烟、咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚、氟乐灵、异噁草松为唯一碳氮源进行生长,处理168 h的降解率能够达到12.66%-40.54%,该菌株处理21 d能够显著恢复敏感作物水稻的各项生物量指标,且随着处理时间的延长,其对土壤的修复作用也会逐渐增强。【结论】从黑龙江省污染土壤中筛选得到的高效降解阿特拉津的节杆菌属近缘种T3AB1,土壤接种实验表明该菌株具有很好的土壤修复作用,可为阿特拉津生物修复的研究提供适宜菌种资源。     

具杀线虫活性植物内生细菌的筛选和活性产物

【目的】植物寄生线虫是危害植物的重要病原物,为了筛选到能在植物体内稳定定殖并且对植物寄生线虫具有较高杀线虫活性的植物内生细菌生防菌。【方法】以松材线虫为靶标,用直接触杀法进行筛选。对高活性菌株采用正交实验优化发酵条件,测定发酵液杀线虫活性的稳定性,并对菌株进行鉴定。【结果】从6种植物中分离筛选出13株对松材线虫具有较高杀线虫活性的植物内生细菌菌株,这些菌株的发酵上清液对松材线虫处理24h杀线虫率均达到了100%;其中BCM2、SZ5、CCM7和DP1这4个菌株的杀线虫活性较高,发酵上清液稀释3倍处理24h杀线虫率均达到95%以上,DP1和SZ5菌株达到了100%;并发现部分菌株发酵液能使线虫虫体发生渗漏或消解。发酵条件优化后能使发酵液杀线虫效果提高4倍。4株高活性菌株产生的杀线虫物质均对蛋白酶稳定、耐热不耐酸碱且长时间保藏活性不下降。经过鉴定DP1和CCM7是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),BCM2和SZ5是蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。【结论】经济作物体内存在一定数量的能产生杀线虫活性物质的内生细菌,其中一些细菌产生的杀线虫物质具有较强的稳定性。认为杀线虫活性的植物内生细菌具有很大的生防潜力。     

一株高效降解芘的细菌分离、鉴定及其降解效果

摘要：【目的】获得高效降解高分子量多环芳烃的细菌,并研究其对多环芳烃的降解能力。【方法】利用富集培养和芘升华平板方法,从焦化厂污染土壤中分离多环芳烃降解细菌,对分离菌株通过形态特征、16S rRNA基因和gyrb基因序列相似性分析进行鉴定,并研究该菌对高分子量多环芳烃（HMW-PAHs）的降解效果。【结果】筛选到一株能以芘、苯并蒽、屈、苯并芘、茚并芘、苯并苝、荧恩为碳源和能源生长并降解这些底物的菌株HBS1,该菌株的16S rRNA基因和gyrb基因序列与Gordonia amicalis的相应基因的相似     

两株芽胞菌对烟草废料烟碱与绿原酸降解的研究

为综合利用烟草废料,筛选得到能有效降解烟碱与绿原酸的两株芽胞菌,考察了所选菌株对烟碱与绿原酸的降解特性。实验结果表明,菌株Bacillus sp．X6表现出较高降解烟碱能力,培养36h可将含烟碱6．04mg／g烟草物料中的烟碱降解60．3％,72h降解率可达87．6％;对绿原酸降解效果最好的是菌株Bacillus sp．Xy,培养48h将含绿原酸10．57mg／g烟草物料中的绿原酸降解了50．5％,72h可将绿原酸降解62．2％,     

Biodegradation of nicotine by newly isolated Pseudomonas sp. CS3 and its metabolites

Aims: Isolation and characterization of nicotine‐degrading bacteria with advantages suitable for the treatment of nicotine‐contaminated water and soil and detection of their metabolites. Methods and Results: A novel nicotine‐degrading bacterial strain was isolated from tobacco field soil. Based on morphological and physiochemical properties and sequence of 16S rDNA, the isolate was identified as Pseudomonas sp., designated as CS3. The optimal culture conditions of strain CS3 for nicotine degradation were 30°C and pH 7·0. However, the strain showed broad pH adaptability with high nicotine‐degrading activity between pH 6·0 and 10·0. Strain CS3 could decompose nicotine nearly completely within 24 h in liquid culture (1000 mg L^?1 nicotine) or within 72 h in soil (1000–2500 mg kg^?1 nicotine) and could endure up to 4000 mg L^?1 nicotine in liquid media and 5000 mg kg^?1 nicotine in soil. Degradation tests in flask revealed that the strain had excellent stability and high degradation activity during the repetitive degradation processes. Additionally, three intermediates, 3‐(3,4‐dihydro‐2H‐pyrrol‐5‐yl) pyridine, 1‐methyl‐5‐(3‐pyridyl) pyrrolidine‐2‐ol and cotinine, were identified by GC/MS and NMR analyses. Conclusions: The isolate CS3 showed outstanding nicotine‐degrading characteristics such as high degradation efficiency, strong substrate endurance, broad pH adaptability, and stability and persistence in repetitive degradation processes and may serve as an excellent candidate for applications in the bioaugmentation process to treat nicotine‐contaminated water and soil. Also, detection of nicotine metabolites suggests that strain CS3 might decompose nicotine via a unique nicotine‐degradation pathway. Significance and Impact of the Study: The advantage of applying the isolated strain lies in broad pH adaptability and stability and persistence in repetitive use, the properties previously less focused in other nicotine‐degrading micro‐organisms. The strain might decompose nicotine via a nicotine‐degradation pathway different from those of other nicotine‐utilizing Pseudomonas bacteria reported earlier, another highlight in this study.     

对硝基苯酚降解菌Pseudomonas sp. PDS-7的降解特性及 其降解相关基因的克隆

[目的]本研究的目的是分离对硝基苯酚(PNP)降解菌,研究其对PNP的降解特性;克隆其降解相关基因,并进行表达.[方法]本研究通过富集培养法和系列稀释平板涂布法分离PNP降解菌株;采用形态观察、生理生化特征测定和16S rDNA分析对菌株进行初步鉴定;通过摇瓶试验研究菌株降解特性;利用SEFA-PCR技术克隆降解相关基因,并亚克隆到表达载体pET29a中,构建重组表达质粒pETpnpC,再转入受体菌E.coli BL21(DE3)中进行诱导表达;通过分光光度法测定表达产物的酶活力.[结果]分离到一株PNP降解菌PDS-7,将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonassp.);该菌株能够以PNP作为唯一碳源、氮源和能源生长,菌株对PNP的最高耐受浓度为80 mg/L,最适降解温度为30℃,偏碱性条件有利于菌株对PNP的降解;克隆了PNP降解过程中的偏苯三酚1,2-双加氧酶基因pnpC及马来酰醋酸还原酶基因pnpD(GenBank登陆号EU233791);将pnpC在E.coli BL21(DE3)菌株进行了诱导表达,表达产物对偏苯三酚和邻苯二酚均有邻位开环活性,比活力分别为0.45 U/mg protein和0.37 U/mg protein,表明偏苯三酚1,2-双加氧酶基因pnpC得到了活性表达.[结论]分离鉴定了一株PNP降解菌Pseudomonas sp.PDS-7,研究了该菌株的降解特性,克隆和表达了降解相关基因.     

Biodegradation of nicotine by a newly isolated Agrobacterium sp. strain S33

Aims: To isolate and characterize bacteria capable of degrading nicotine from the rhizospheric soil of a tobacco plant and to use them to degrade the nicotine in tobacco solid waste. Methods and Results: A bacterium, strain S33, was newly isolated from the rhizospheric soil of a tobacco plant, and identified as Agrobacterium sp. based on morphology, physiological tests, Biolog MicroLog3 4·20 system and 16S rRNA gene sequence. Using nicotine as the sole source of carbon and nitrogen in the medium, it grew optimally with 1·0 g l^?1 of nicotine at 30°C and pH 7·0, and nicotine was completely degraded within 6 h. The resting cells prepared from the glucose‐ammonium medium or LB medium could not degrade nicotine within 10 h, while those prepared from the nicotine medium could completely degrade 3 g l^?1 of nicotine in 1·5 h at a maximal rate of 1·23 g nicotine h^?1 g^?1 dry cell. Using the medium containing nicotine, glucose and ammonium simultaneously to cultivate strain S33, the resting cells could degrade 98·87% of nicotine in tobacco solid waste with the concentration as 30 mg nicotine g^?1 dry weight tobacco solid waste within 7 h at a maximal rate of 0·46 g nicotine h^?1 g^?1 dry cell. Conclusions: This is the first report that Agrobacterium sp. has the ability to degrade nicotine. Agrobacterium sp. S33 could use nicotine as the sole source of carbon and nitrogen. The use of resting cells of the strain S33 prepared from the nicotine–glucose–ammonium medium was an effective method to degrade nicotine and detoxify tobacco solid waste. Significance and Impact of the Study: Nicotine in tobacco wastes is both toxic and harmful to human health and the environment. This study showed that Agrobacterium sp. S33 may be suitable for the disposal of tobacco wastes and reducing the nicotine content in tobacco leaves.     

三株高效秸秆纤维素降解真菌的筛选及其降解效果

【目的】利用多种筛选方法,获得高效秸秆纤维素降解真菌,并研究其秸秆纤维素的降解能力。【方法】采用滤纸片孔洞法、滤纸条降解法、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水解圈测定法、秸秆失重法、纤维素分解率测定法、胞外酶活测定法等常规秸秆纤维素降解菌的筛选方法。【结果】筛选到3株具有较强纤维素降解能力的真菌菌株,经初步鉴定菌株98MJ为草酸青霉(Penicillium oxalicum)、菌株W3为木霉(Trichoderma sp.)、菌株W4为扩张青霉(Penicillium expansum)。菌株W4具有非常强的秸秆纤维素降解能力,10d内对秸秆的降解率可达56.3%,对纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别为59.06%、78.75%和33.79%。菌株W4的胞外纤维素酶活力在14.25-49.75U/mL之间。【结论】筛选获得3株高效秸秆纤维素降解真菌菌株,其中菌株W4的纤维素酶活高于已报道的菌株,是一株十分具有研究开发潜力的纤维素酶生产菌株。     

黄曲霉毒素B1降解菌的分离鉴定及其降解特性

【目的】黄曲霉毒素是一类强毒、致癌的真菌次级代谢产物。本文旨在筛选出能高效降解黄曲霉毒素B1(AFB1)的细菌。【方法】以AFB1结构类似物香豆素为惟一碳源进行AFB1降解菌株初筛,得到的活性菌株的培养液分别与AFB1标准品(2.5μg/mL)共同作用,以AFB1降解率为指标进行复筛。对降解活性最好的菌株通过形态、生理生化特性以及16S rRNA序列分析进行初步鉴定;并对细胞浓度、pH、温度、金属离子等对菌株降解活性的影响进行考察。【结果】初筛获得了10株在香豆素培养基上生长良好的细菌,复筛发现这些菌均具有良好的AFB1降解活性,其中从金毛羚牛粪便中筛选出的菌株F4降解活性最好,去除AFB1能力达到90.03%。根据F4菌株16S rRNA序列同源性分析,结合形态、生理生化特性,初步确定菌株F4为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。F4的降解活性与细胞浓度呈正相关。当pH 7.0,35℃,菌细胞作用72 h后毒素降解率达到82.91%。Mg2+可增强F4的降解活性,降解率提高7.68%,而Cu2+可抑制其降解活性,降解率降低51.1%。【结论】筛选到能高效降解AFB1的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)F4,F4降解毒素的活性物质主要存在于菌体细胞,其作用受到温度、pH等的影响,可能是一种胞内酶。