聚乙烯塑料的微生物降解

聚乙烯(polyethylene,PE)是产量最大的通用塑料之一,通常被加工成一次性包装材料(包括塑料袋及容器)和农用薄膜等。PE塑料的广泛应用导致大量PE废弃物的累积,对生态环境造成严重的威胁。自20世纪70年代以来,一些研究陆续报道了PE塑料被微生物降解的现象,并从土壤、海洋、垃圾堆置点及昆虫肠道等生境中分离筛选到了若干种具有一定PE塑料降解能力的菌株,而且发现一些单加氧酶、过氧化物酶和漆酶等氧化还原酶对PE塑料具有氧化降解能力。这些研究为发展PE塑料废弃物生物降解处理技术提供了一定的依据。本文总结和分析了PE塑料降解微生物的分离和筛选方法,以及已报道的PE塑料降解微生物和降解酶的研究进展,以期为进一步研究PE塑料的微生物降解机理和处理技术提供参考。     

萘普生降解菌群的驯化及其降解效能

【背景】萘普生是一种被广泛使用的非甾体抗炎药,治疗人类疾病的同时对环境产生一定的消极影响,甚至危害到人类的生存环境。【目的】利用微生物降解萘普生类污染物是一种价格低廉且行之有效的方法。【方法】以萘普生为唯一碳源,培养驯化高效的萘普生降解菌群;利用高通量测序技术解析萘普生降解菌群的微生物群落变化,鉴定萘普生降解菌群种类;通过GC-MS分析萘普生降解菌群的降解途径。【结果】获得了以Rhodanobacter为主的萘普生高效降解菌群,确定了萘普生降解菌群的最佳降解条件为:30°C、pH7.0、摇床转速150r/min、接种量10%,萘普生降解率达60.58%,并预测出萘普生降解菌群的降解途径。【结论】获得了高效的萘普生降解菌群,明晰了降解机理和降解途径,不仅丰富了微生物资源种类,更为微生物的工程应用奠定了理论基础。     

微生物降解石油烃的功能基因研究进展

微生物对石油烃的降解在自然衰减去除土壤和地下水石油烃污染的过程中发挥了重要作用。微生物通过其产生的一系列酶来利用和降解这类有机污染物,其中,编码关键降解酶的基因称为功能基因。功能基因可作为生物标志物用于分析环境中石油烃降解基因的多样性。因此,研究石油降解功能基因是分析土著微生物群落多样性、评价自然衰减潜力与构建基因工程菌的重要基础。本文主要介绍了烷烃和芳香烃在有氧和无氧条件下的微生物降解途径,重点总结了烷烃和芳香烃降解的主要功能基因及其作用,包括参与羟化作用的单加氧酶和双加氧酶基因、延胡索酸加成反应的琥珀酸合酶基因以及中心中间产物的降解酶基因等。     

小白链霉菌ε-聚赖氨酸降解酶生理功能分析

[目的] 研究小白链霉菌（Streptomyces albulus）中ε-聚赖氨酸降解酶（Pld）的分布特征和生理功能。[方法] 利用生物信息学手段对已报道的ε-聚赖氨酸（ε-PL）产生菌的Pld进行挖掘和分析,再通过遗传学方法对小白链霉菌M-Z18基因组中存在的两种pld进行敲除、回补和过表达,最后研究重组菌降解ε-PL能力、最小ε-PL抑制浓度（MIC）及其合成ε-PL情况。[结果] PldⅠ和PldⅡ广泛且同时分布于小白链霉菌中,蛋白序列高度保守;PldⅠ、PldⅡ在小白链霉菌M-Z18中均能行使降解ε-PL的功能,但PldⅡ降解活性占主导地位且PldⅠ和PldⅡ对降解ε-PL具有协同作用;pldⅠ、pldⅡ过表达重组菌对ε-PL的MIC值显著提高,其中双过表达pldⅠ和pldⅡ菌株对ε-PL的MIC值是出发菌株的2.19倍。构建的pld重组菌与出发菌株相比,在考察pH值范围内（pH 3.0-5.5）的ε-PL产量未表现出显著差异。[结论] 小白链霉菌中广泛分布PldⅠ和PldⅡ且序列高度保守,主要生理功能是保护小白链霉菌在中性环境中免受自身产物ε-PL的抑制。     

十溴联苯醚降解菌群的降解特性与组成分析

[目的]针对水体沉积物中日益严重的多溴联苯醚污染问题,以电子垃圾污染河床沉积物为种源富集驯化获得的菌群Cf3,研究该菌群对十溴联苯醚的降解特性以及其菌群结构组成.[方法]通过GC-MS分析十溴联苯醚降解后低溴代产物组成,并测定其降解率;通过DGGE技术分析了该BDE-209降解菌群的结构组成.[结果]菌群Cf3具有较强降解BDE-209的能力,经过120 d的培养,初始量为2.6 μmol的BDE-209降解率达到80.03％,OD600从0.01增长到0.21,pH由初始的6.93增加到反应结束时的8.50.菌群Cf3经过单菌落分离,共获得10株可培养细菌,通过16S rRNA基因序列比对发现,其中6株与柠檬酸杆菌属(Citrobacter spp.)具有较高同源性,其余4株与产碱杆菌属(Alcaligenes spp.)较相似.进一步采用DGGE分析菌群Cf3的结构组成时发现,除了分离得到的2个菌属外,该菌群中还含有拟杆菌属(Wolinella spp.)、氨基酸球菌属(Acidaminococcus spp.),以及随着降解时间延长而消失的脱硫弧菌属(Desulfovibrio spp.)和醋杆菌属(Acetobacterium spp.).[结论]获得了具有较强多溴联苯醚降解能力的菌群,并分析了其降解特性和群落组成,为进一步开展溴代阻燃剂等持久性有机污染物的生物修复提供宝贵的菌种资源和科学数据.     

开放条件下烟管菌XX-2对孔雀石绿染料的高效降解

[目的]评价白腐真菌Bjerkandera adusta XX-2处理孔雀石绿染料废水的能力,为其在染料废水中的应用提供参考依据.[方法]采用批次实验在开放条件下研究通气、pH、温度、染料初始浓度、培养时间、碳源、氮源、金属离子、盐度等因子对该菌降解孔雀石绿的影响.同时利用植物萌发、微生物抑菌和水生动物致死实验对降解产物进行毒性测试.[结果]B.adusta XX-2菌株在开放的非灭菌条件下也能高效降解孔雀石绿.例如,在初始浓度为120 mg/L且以孔雀石绿为唯一营养源的条件下降解率也能达到60％.静置培养和摇动培养呈现出几乎相同的降解率,这可以为技术应用节约动力成本.最适降解pH与温度分别为7.0和25℃.在上述参数体系的优化基础上,分别进行了碳源、氮源与金属离子的添加优化实验,结果显示低浓度的碳源(如柠檬酸钠)、氮源(如氯化铵)和金属离子(如Zn2+)均可大大提高B.adusta XX-2对孔雀石绿的脱色效率.同时B.adusta XX-2的降解也能在很高的盐浓度下进行.毒性测试表明降解后的染料对植物、微生物、水生生物的毒性大大减少.[结论]B.adusta XX-2菌株在处理染料废水方面具有很大的应用潜力.     

高浓度氯苯优势降解菌的筛选及其降解酶的纯化

[目的]分离纯化出一株高浓度氯苯优势降解菌株,对其所产氯苯降解酶进行分离与纯化,为该菌株及其氯苯降解酶的研究提供理论参考.[方法]利用梯度富集培养技术和无菌滤纸片平板法分离菌株,通过形态特征及16S rRNA基因序列分析初步鉴定菌株,用气相色谱法测定培养液中氯苯浓度,以单位细胞氯苯降解率评价菌株对氯苯的降解能力,以氯苯降解率表示氯苯降解酶的活性.取纯化菌株的发酵酶液制备粗酶液,经硫酸铵梯度盐析、透析脱盐、DE-52离子交换层析、G-100凝胶层析和透析浓缩后,进行SDS-PAGE凝胶电泳检验酶的纯度并测定酶的分子量.[结果]从氯苯长期驯化的成熟期活性污泥中筛选到一株以氯苯为唯一碳源和能源的氯苯优势降解细菌LW13,该菌株在以2000 mg/L氯苯为唯一碳源的无机盐培养基中仍能正常生长,其单位细胞氯苯降解率可达1.37 ×10-10.扫描电镜观察到该菌株细胞大小约为2.3 ×0.8μm,长有数根端生鞭毛.16S rRNA基因序列相似性比较表明该菌株与Lysinibacillus fusiformis(溶藻菌)的相似性达95.5％.所纯化的氯苯降解酶为胞外酶,带正电荷,其分子大小约为57 kDa.整个纯化过程中酶纯化倍数化达8.0倍,酶活回收率达52.51％,酶量回收率达6.57％.纯化后的氯苯降解酶在30℃-55℃和pH在6.0-8.0之间都保持较高的酶活性,其最适反应温度和pH分别在40℃和pH8.0左右.[结论]所分离的氯苯优势降解菌属于Lysinibacillus属菌株,该菌株能有效降解高浓度(500-2000 mg/L)氯苯废水,通过逐级分离纯化,可获得氯苯降解酶纯酶,纯化指标符合分离纯化基本规律,纯化效果较为理想.     

不同成熟度煤样产甲烷潜力

摘要:【目的】评估不同类型煤炭生物降解转化为甲烷的潜力,研究原位煤层的微生物群落结构特征。【方法】分别在原位模拟、补加烃降解产甲烷菌系和补加碳源下厌氧培养煤样,利用气相色谱监测甲烷产生趋势,及高通量测序技术研究原位煤层的细菌和古菌群落。【结果】10个样品中有3个高成熟度煤样可以被厌氧降解转化为甲烷。通过生物强化和添加外源底物可以促进HF煤样的产甲烷潜力。其中SL 煤样中的古菌类群主要是氢营养型产甲烷菌Methanoculleus和乙酸营养型产甲烷菌Methanosaeta为主,细菌类群主要 属于Firmicutes(54.4%)、Proteobacteria(30.9%)、未培养微生物(10.8%)、Caldiserica(1.5%)及Thermotogae(1.3%)。【结论】不同成熟度煤样降解产气潜力不同,在部分原位煤层中可能存在参与烃降解与甲烷产生的功能菌。     

联苯菊酯降解菌株BF-3的分离筛选、鉴定和降解特性

【背景】联苯菊酯是人工合成的类似天然除虫菊素的一种仿生杀虫剂,近年来被广泛应用于农业病虫害的防治。联苯菊酯化学性质较稳定,在环境中的残留期长,是我国出口果蔬、茶叶中残留较严重的农药之一。微生物降解具有降解速度快、无二次污染等优点,被认为是有效去除农药残留的绿色生产技术。【方法】通过富集驯化,从农药厂排污口的污泥中筛选分离能够降解联苯菊酯的菌株,经形态学观察、生理生化特性测定及16SrRNA序列分析对其进行鉴定,通过单因素试验对菌株的降解特性进行研究。【结果】分离到1株联苯菊酯的降解菌株BF-3。菌株BF-3为革兰氏阳性菌,被鉴定为蜡状芽孢杆菌;该菌株在联苯菊酯质量浓度为100mg·L^-1的无机盐液体培养基（MSM）中呈现s型生长,7d后对联苯菊酯的降解率达到87．9％。单因素试验表明,菌株最适降解条件为pH7．0、30oC,初始菌株D600am=1．0。【结论与意义】蜡状芽孢杆菌BF．3能够有效降解联苯菊酯,在环境中联苯菊酯残留的生物修复方面具有应用潜力。     

大连新港原油降解微生物的分离纯化及降解效率评价

目的 在大连新港原油污染海域分离纯化出可降解原油的“土著”微生物,评价其原油降解能力,并研究提高降解效率的方法.方法 取海水样品进行富集培养,分离纯化出“土著”原油降解微生物,以16S rDNA测序法鉴定微生物种类,并采用MEGA 5.0进行多序列比对分析,选用最大相似法构建系统发育树.在实验室纯培养的条件下以气相色谱法对微生物的原油降解能力进行分析,选出优势菌种,再将优势菌种混配分析最佳原油降解条件.结果 分离纯化得到的“土著”原油降解微生物分属枯草芽孢杆菌属、动性球菌属、嗜冷菌属等多个菌属,“土著”原油降解微生物资源丰富,优势菌种的混配有助于加快和提高原油降解效率,是有效且对生态环境友好的生物处理法.