施氏假单胞菌YC-YH1的萘降解特性及产物分析

【目的】萘是一种重要的环境污染物,它在环境中的积累会对人类健康造成危害,生物降解是解决这一问题的有效方法。本实验室保存的施氏假单胞菌YC-YH1对萘具有较强的降解能力,在此基础上,研究和分析菌株对萘的降解特性、环境因素对萘降解率的影响以及代谢产物。【方法】本文首先采用单因素实验法研究pH、温度、接种量、萘初始浓度对萘降解率的影响;并在单因素实验结果的基础上,利用Design-Expert 8.0.5软件和Box-Behnken设计对pH、温度、接种量3个影响因素进行响应面优化分析,建立环境因素对萘降解率影响的优化模型。利用LC-MS检测萘降解过程中产生的重要代谢产物,从而推测菌株对萘的代谢途径。【结果】响应面分析结果表明,优化模型极显著(P<0.001),拟合度良好,预测结果可信度高。降解实验证明,在培养温度为32.4 °C、pH为7.10、接种量5.74% (体积比)的优化条件下培养3 d即可将浓度为100 mg/L的萘100%降解。LC-MS分析表明,菌株降解萘的过程中,能够被检测到的主要代谢产物有1,2-二羟基萘、水杨酸、邻苯二酚等。【结论】施氏假单胞菌YC-YH1对萘有高的降解效率,pH、温度、接种量3个因素对菌株的降解率有较大影响。利用响应面法优化菌株对萘的降解条件,能够提高YC-YH1菌株对萘的生物降解性能。初步推测菌株YC-YH1对萘的降解是通过水杨酸途径,萘首先被其代谢为1,2-二羟基萘,而后被转化为水杨酸和邻苯二酚,最后进入三羧酸循环被彻底降解。     

一株中度嗜盐芽孢杆菌(Bacillus sp. BZ-SZ-XJ39)的微生物学特性

【目的】了解一株来自新疆盐碱湖的中度嗜盐菌(Bacillus sp.BZ-SZ-XJ39)的微生物学特性,为进一步阐明该菌独特的盐适应机制奠定基础。【方法】通过16S rRNA基因序列分析、G+C mol%含量测定、细胞形态和菌落观察、培养条件确定、营养与生理生化指标测定以及细胞化学组分分析等描述该菌的生物特性。【结果】基于16S rRNA基因序列的同源性和系统发育树分析,菌株BZ-SZ-XJ39与Bacillus saliphilus 6AGT(序列相似性为97.5%),Bacillus daliensis DLS13T(96.5%),Bacillus luteus JC167T(96.2%),Bacillus chagannorensis CG-15T(95.5%)和Bacillus agaradhaerens DSM8721T(95.3%)有密切的亲缘关系。基因组DNA G+C含量为44.4 mol%±1.2 mol%(Tm)。菌株BZ-SZ-XJ39为好氧、短杆状、革兰氏阳性菌。菌落呈黄色、圆形凸起、表面光滑且边缘整齐。菌株生长盐度范围为0.5%–28%(最适8%),pH范围为5.5–9.5(最适pH 8.0),温度范围为4–41oC(最适33oC)。菌株BZ-SZ-XJ39合成的主要脂肪酸包括anteiso-C15:0(50.2%)和anteiso-C17:0(16.3%)。合成极性脂为磷脂(PL)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、二磷脂酰甘油(DPG)和磺酸基异鼠李糖基二脂酰基甘油(SQDG)。呼吸醌类型为甲基萘醌(MK-7)。菌株BZ-SZ-XJ39已经在中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC1.12936)和日本微生物菌种保藏中心(JCM30194)冻干保藏,在Gen Bank中的序列注册号为KP456019。【结论】基于BZ-SZ-XJ39菌株的遗传型、表型、生理生化以及化学组成特征,初步确定该菌为Bacillus属中的一个新成员。研究将为探索生命在高盐环境中存在的本质提供新素材,也可为生物技术的潜在应用提供新视角。     

喜盐芽孢杆菌D8基因文库的构建及甘氨酸甜菜碱转运蛋白betH基因的筛选

喜盐芽孢杆菌(Halobacillus)D8是一株产生芽孢的革兰氏阳性中度嗜盐菌,能够耐受2 5 %NaCl。以其总DNASau3AI部分酶切的片段为供体、pUC18为载体,构建了该菌株的基因文库,共获得约90 0 0个重组质粒。通过菌落原位杂交、菌落PCR检测及DNA序列测定,从该文库中筛选到含有完整的甘氨酸甜菜碱次级转运系统基因的重组质粒,将此基因命名为betH基因。序列分析发现,betH基因的大小为15 15bp ,编码由5 0 5个氨基酸组成的BetH蛋白,分子量为5 6 1kD。经蛋白疏水性分析,推测为含有12个跨膜区的跨膜蛋白,与Oceanobacillusiheyensis甘氨酸甜菜碱转运蛋白、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)OpuD、楚氏喜盐芽孢杆菌(Halobacillustrueperi)BetH、单核细胞增生利斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)BetL、嗜盐海球菌(Marinococcushalophilus)BetM和耐盐芽孢杆菌(Bacillushalodurans)甘氨酸甜菜碱转运蛋白的氨基酸同源性分别为6 4 %、5 1%、4 9%、4 8%、4 3%和4 4 %。     

好氧细菌对多环芳烃降解机制的研究进展

多环芳烃(PAHs)是指两个或两个以上的苯环以线性排列、弯接或簇聚方式构成的一类碳氢化合物.这类化合物广泛分布于环境中,具有潜在的致畸性、致癌性和遗传毒性.在自然环境中,好氧细菌对PAHs的生物降解是一种很重要的方式,凸显其在清除环境PAHs污染物中具有广阔的应用前景.在过去二十多年中,科学家们已经从基因水平上对好氧细菌降解PAHs的机制进行了深入的研究,其中包括PAHs降解基因的多样性、与PAHs降解有关的基因以及细菌群体PAHs遗传适应机制等.在此,就好氧细菌对多环芳烃降解机制的研究进展进行了综述和讨论.     

不同植物源的黄烷酮-3-羟化酶的催化特性

[背景]黄烷酮-3-羟化酶(flavanone-3-hydroxylase,F3H)是黄酮类化合物代谢途径中的关键酶之一,不同植物来源的F3H催化特性可能存在差异,并对黄酮类化合物的生物合成产生重要影响.[目的]比较分析不同植物源F3H的酶学性质、异源催化能力差异,为今后在黄酮类化合物代谢工程中F3H的选用提供参考.[...     

中度嗜盐菌相容性溶质机制的研究进展

生活在高盐环境中的中度嗜盐菌不仅能抗衡外界的高渗透压胁迫,而且还能迅速适应短时间内的渗透冲击。为适应该环境,中度嗜盐菌依赖于一种被称为相容性溶质的物质,以执行渗透保护功能。这类物质属于极性的、易溶的和低分子量的有机化合物,其中包括糖类、氨基酸类、甜菜碱类和四氢嘧啶类等。中度嗜盐菌主要采用相容性溶质机制来适应盐环境。在此,就中度嗜盐菌的盐适应机理、相容性溶质的种类和特点,以及其作用的分子机制进行了阐述和讨论。     

联苯利用节杆菌YC-RL1中2,3-二羟基联苯-1,2-双加氧酶BphC功能验证

【目的】通过节杆菌(Arthrobacter sp.)YC-RL1对多氯联苯降解过程中关键基因bph C的克隆与原核表达,鉴定其编码的2,3-二羟基联苯-1,2-双加氧酶Bph C的酶活特性与功能。【方法】以菌株YC-RL1全基因组为模板进行PCR扩增获得bph C基因,将该基因转入Escherichia coli BL21(DE3)感受态细胞后进行原核表达;利用镍柱亲和层析法对Bph C酶进行纯化并分别测定该酶在不同条件下对底物2,3-DHBP的催化特性,确定其最适反应pH、温度及不同金属离子对酶活特性的影响;进一步根据米氏方程对该酶的动力学参数进行测定与分析。【结果】通过PCR扩增获得了bphC基因,其大小为930 bp;对该基因进行原核表达,所得重组蛋白BphC携带有6个组氨酸标签,经纯化后体外仍具有活性,该酶作用于2,3-DHBP时的最适pH与温度分别为pH 7.4和30°C,且在最适条件下,Fe~(2+)、Cu~(2+)及Cd~(2+)等金属离子可明显促进其酶活作用,但多数金属离子对该酶有不同程度的抑制作用;该酶在与底物2,3-DHBP作用过程中,酶促动力学常数分别为K_m:8.67 mmol/L,V_(max):27.32μmol/s,k_(cat):15.55 s~(–1),k_(cat)/K_m:1.79 L/(mmol·s),其催化效率同有关报道中同类酶的动力学特性比较均有所提高。【结论】菌株YC-RL中的bphC基因对于多氯联苯的生物降解具有至关重要的作用,其编码的BphC是重要的芳香环裂解酶,该酶对其底物具有较高的亲和性,可在体外环境中发挥高效的酶促作用,具有良好的应用价值。