高效降解石油细菌的分离鉴定及降解能力的研究

目的:为获得高效降解原油的菌株,从石油污染严重的土壤中采样,富集分离得到原油降解菌,并初步考察它们降解原油的能力。方法:通过富集培养、多次筛选分离得到三株优势菌,编号为SWH-1、SWH-2和SWH-3。通过16S rDNA序列分析和NCBI数据库的Blast比对分析,对其鉴定到种。通过差量法测定它们在室内摇瓶中对原油的降解率。结果:经鉴定,这三株菌分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtillus)、多食鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium multivorum)和嗜温鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium thalpophi-lum)。在0.5g/L的原油培养基内培养1w,SWH-1和SWH-2的降解率较高,分别为33.89%和46.31%。将这两株菌进行混合培养降解原油,降解率高达51.73%。结论:所筛选到的枯草芽孢杆菌和多食鞘氨醇杆菌在生物修复方面具有很好的应用潜力,而且多食鞘氨醇杆菌在石油降解方面的报道尚属首次。     

蟋蟀后肠纤维素降解细菌的分离与鉴定

近年来,具有农业、能源和环保价值的昆虫微生物种类和基因得到了开发,昆虫肠道微生物展示了其巨大的应用潜力,本研究旨在从蟋蟀后肠分离和鉴定纤维素降解细菌。首先采用羧甲基纤维素钠液体培养基对蟋蟀后肠中的微生物进行富集培养,然后使用羧甲基纤维素钠固体培养基分离和筛选单菌落,再通过16S rRNA测序对纤维素降解细菌进行分子鉴定,最后通过刚果红染色来进一步分析细菌降解纤维素的能力。从蟋蟀后肠中共分离出20株纤维素降解细菌,16S rRNA基因测序结果显示来自肠杆菌属(Enterobacter)9株,不动杆菌属(Acinetobacter)7株,克雷伯氏菌属(Klebsiella)2株,鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)1株和葡萄球菌属(Staphylococcus)1株。刚果红染色试验结果显示,克雷伯氏菌属两株PDSCDXS_2B和8B,鞘氨醇杆菌属PDSCDXS_7C和不动杆菌属PDSCDXS_12C具有较高的纤维素降解能力。这是首次从蟋蟀后肠分离和筛选出来具有纤维素降解能力的细菌,为昆虫源纤维素降解细菌的研究提供了微生物资源。     

秦岭地区野生细鳞鲑肠道微生物多样性及产酶活性分析

为探究秦岭地区野生细鳞鲑(Brachymystax lenok)肠道细菌组成多样性,筛选出产胞外酶菌株,利用传统分离培养并分子鉴定的方法和基于16S r RNA基因克隆的现代分子生物技术相结合测定秦岭野生细鳞鲑肠道细菌菌群多样性并构建系统发育树,利用淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶及脂肪酶4种胞外酶筛选培养基筛选出产上述酶的细菌。细菌传统分离培养并分子鉴定法从细鳞鲑肠道获得18个属的细菌类群,分别归属于变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门,其中,气单胞菌属(Aeromonas)为优势菌群。基于16S r RNA基因克隆的现代分子方法获得22个属的细菌类群,分别归属于变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门,其中,鞘氨醇杆菌属(Sphingomonas)为优势菌群。4种胞外酶筛选获得53株细菌产胞外酶,其中21株可在低温(10℃)环境下产胞外酶。结果表明,传统分离培养法与基于16S r RNA基因克隆的现代分子生物技术相结合能够更有效全面地分析细鳞鲑鱼肠道微生物的多样性,并且细鳞鲑肠道微生物具有一定的产酶活性。     

耐高温厨余垃圾降解菌的分离、驯化与应用

为提高厨余垃圾减量效率,从不同来源的垃圾样品中分离筛选高效耐高温降解菌株应用于厨余垃圾降解。经平板涂布和划线分离法筛选共获得18株耐高温菌株,进一步利用平板透明圈法考察菌株对淀粉、蛋白、脂肪和纤维素的降解能力,最终获得4株耐高温强降解能力的菌株;经形态学和分子生物学鉴定,菌株分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)和嗜温鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium thalpophilum);为进一步提高厨余垃圾减量性能,以厨余垃圾浸出液作为培养基,对菌株进行定向驯化并制备复合菌剂,应用于厨余垃圾处理器,48 h后厨余垃圾质量减少了73.8%,与对照组相比,质量减少率分别提高约10%和35.1%。本研究利用厨余垃圾浸出液对筛选获得的菌株进行驯化和制备培养,不仅提高了菌剂降解活性,而且实现了废弃物的资源化利用。     

鞘氨醇杆菌的研究进展

鞘氨醇杆菌是一类革兰氏阴性非发酵杆状细菌,很少引起人类感染,它的主要特点是含有大量的细胞膜鞘磷脂。由于其广泛的生态分布与石油降解能力,已引起了环境微生物学者的重视。本综述总结分析了鞘氨醇杆菌的分类学地位及其主要成员的进化亲缘关系,重点阐述了它们的生理生化特征方面的研究进展,最后总结了8个鞘氨醇杆菌的基因组特征,以期为深入研究鞘氨醇杆菌的功能及其泛基因组提供理论指导,并进一步对鞘氨醇杆菌的深入研究进行了展望。     

采用BS-Ⅱ大孔离子交换树脂分离低分子肝素

采用HNO2降解法,通过控制降解过程中的pH和时间裂解低分子肝素,并经大孔离子交换树脂BS-Ⅱ对其进行分离纯化,用质谱法对其相对分子质量进行分析。结果表明:在pH3.5、4 h的降解条件下,降解得到低分子肝素。在0.34 mol/L NaCl、pH8.5的条件下吸附,4 mol/L NaCl、pH8.5条件下洗脱,其吸附率达97.2%,纯化后的低分子肝素抗凝活性为34.41 U/mg,比纯化前提高1.36倍,效价回收率达到85.24%。质谱分析表明,纯化所得低分子肝素的平均相对分子质量为8 411,67.45%集中分布在7 000~9 000段。     

新鞘氨醇杆菌属9-1的纤维素酶基因Nspcel8A的克隆表达与酶学特性

木质纤维素转化成燃料酒精是缓解能源和环境危机的途径之一.降低将木质纤维素转化成生物燃料的生产成本,需要提高纤维素酶产量或筛选到具更高酶活性的纤维素酶.新鞘氨醇杆菌(Genus Novosphin-gobium)属于鞘氨醇杆菌科(Sphingomonads),该科的细菌新陈代谢多样化,能够降解有机化合物,也可应用于木质素的降解,但目前新鞘氨醇杆菌属细菌的纤维素酶基因的研究未见报道.本研究对新鞘氨醇杆菌属细菌菌株9-1的纤维素酶基因Nspcel8A进行了克隆表达和酶学特性鉴定.Nspcel8A含有属于糖基水解酶家族8的催化结构域.该酶在大肠杆菌中实现了异源表达并获得了表达产物.Nspcel8A对羧甲基纤维素(car-boxymethylcellulose,CMC)的最适作用pH值和温度分别为4.0和40℃,Nspcel8A具有良好的pH值稳定性,在pH值3.5～11.0范围内放置24 h后能够保持60％以上的酶活力.Nspcel8A对CMC的Km值为10 mg/mL,Vmax为14 μmol·min-1·mg-1.底物特异性测试显示Nspcel8A对CMC有最高的酶活力(8.40 U/mg),但对不可溶纤维维如磷酸膨胀纤维素和Avicel只有较低的酶活力或没有酶活.高效液相色谱法分析显示Nsp-ce18A 不能降解纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖,能把纤维五糖部分降解成纤维二糖和纤维三糖,能把纤维六糖降解为纤维二糖、纤维三糖和纤维四糖,并以纤维三糖为主.以上结果显示Nspcel8A是一个内切葡聚糖酶,由于它不能水解结晶纤维素,说明它不是Novosphingobium sp.9-1主要的纤维素降解酶.     

利用海洋微生物降解有机磷农药MAP的研究

目的分离及筛选降解海水养殖区甲胺磷的降解菌,并确定最适的降解条件。方法从被有机磷污染的海水样中分离,以有机磷为唯一碳源反复驯化,分离筛选出1株高效降解甲胺磷的菌株M-1,并对其降解能力和所需条件进行测试。通过离子交换层析、凝胶过滤层析等方法从发酵液中分离纯化了有机磷农药降解酶。结果初步鉴定菌株M-1属于腊样芽胞杆菌。菌株M-1最适生长温度和pH分别为25℃和8．0。Zn^2＋（200mg／L）、Cd^2＋（50mg／L）与Pb^2＋（200mg／L）不影响菌株M-1对甲胺磷的降解作用,但Cu^2＋（50mg／L）、Cr^2＋（50mg／L）对菌株M-1有毒性作用。SDS-PAGE测得降解菌的有机磷农药降解酶的分子质量约为45kD。结论海洋微生物在甲胺磷污染的海水养殖区自净中起着重要作用。     

一株微囊藻毒素降解菌的筛选及鉴定

从蓝藻爆发期间的巢湖底泥中筛选微囊藻毒素降解菌,为水体中藻毒素-LR(MC-LR)污染的生物治理提供有效的菌源。以MC-LR为唯一碳氮源,利用富集驯化培养技术分离筛选MC-LR降解菌,并对其进行形态观察、生理生化实验及16S rRNA序列分析鉴定。从巢湖底泥中分离得到一株藻毒素-LR降解菌株M6,生理生化实验及分子鉴定结果均表明,该菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。分离出的MC-LR降解菌为蜡状芽孢杆菌,该菌株对MC-LR有较高的降解能力。     

微囊藻毒素降解菌的筛选、鉴定及其胞内粗酶液对藻毒素MCLR的降解

【目的】从巢湖底泥中分离筛选高效的藻毒素降解菌,并初步研究其胞内粗酶液降解藻毒素-LR(MC-LR)的特性,为水体中藻毒素污染的微生物治理提供有效的菌源与理论依据。【方法】利用富集驯化培养技术,以MC-LR为唯一碳源,分离筛选MC-LR降解菌,通过形态观察、生理生化实验及16S rRNA序列分析鉴定菌株,并考察其胞内粗酶液在不同条件下对MC-LR的降解特性。【结果】分离得到1株能高效降解MC-LR的菌株M6。分子鉴定结果表明,该菌株为蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)。其降解MC-LR的活性物质为胞内酶,而且至少有3种酶参与了MC-LR的降解,它们是菌体本身的组织酶而非诱导酶。当反应体系pH值为8.0,胞内粗酶液浓度为404.9 mg/L,MC-LR的初始浓度为10 mg/L时降解率最高,16 h可达98.7%。【结论】分离出的MC-LR降解菌为蜡状芽胞杆菌,该菌株对MC-LR有较高的降解能力,并且酶促反应受到反应体系的pH值、胞内粗酶液浓度以及藻毒素初始浓度等因素的影响。     

海底沉积物中几丁质酶的筛选、分离及活性分析

目的:从海底沉积物中筛选得到一株几丁质酶活性较高的菌株,分离纯化菌株分泌的几丁质酶,并对其活性进行酶学分析。方法:以中国南海北部湾的沉积物为样本,结合透明圈法及DNS法筛选菌株。采用几丁质结合能力分析及多种层析方法分离纯化菌株分泌的几丁质酶,对其中一种几丁质酶进行酶学性质分析。结果:共筛选获得21株几丁质酶产生菌,其中分泌的几丁质酶活性最高的为蜡样芽孢杆菌B04(Bacillus cereus strain B04)。发现该菌共分泌6种含有几丁质结合域的蛋白。从蜡样芽孢杆菌B04发酵液中,分离纯化得到分子量为36 k Da的几丁质酶。研究发现,该酶是蜡样芽孢杆菌B04的一种主要的几丁质酶,其最适p H为4.0,最适反应温度为60℃,在p H 3.0~10.0范围内活性稳定,Co2+对其活力有明显促进作用,Ag+有显著的抑制作用。结论:为几丁质酶的工业化应用提供了基础。     

水环境中微囊藻毒素的生物降解

微囊藻毒素在水环境中的生物降解是决定其环境归趋和影响其毒性的重要因素。本文综述了水细菌、鱼类、水生植物、水生无脊椎动物、浮游动物等水生生物对微囊藻毒素生物降解方面的研究进展。目前报道的微囊藻毒素降解菌有鞘氨醇单胞菌、铜绿假单胞菌和青枯菌。鞘氨醇单胞菌和铜绿假单胞菌分别以微囊藻毒素酶和碱性蛋白酶降解毒素,青枯菌降解机理未明;而鱼类、水生植物、水生无脊椎动物、浮游动物等水生生物主要通过谷胱甘肽S-转移酶催化形成低毒性的微囊藻毒素-谷胱甘肽结合物进行转化。本文还对水环境微囊藻毒素的生物修复方式进行了初步的探讨。     

异味物质β-环柠檬醛降解菌的分离和鉴定

β-环柠檬醛(β-cyclocitral)是由微囊藻产生的主要藻源性异味污染物之一。利用稀释涂平板法,从采集到的微囊藻水华水样中分离得到两株降解β-环柠檬醛的菌株DH16和DH18,16S rRNA序列比对和系统进化树分析表明它们分别属于食酸菌属(Acidovorax)和不动杆菌属(Acinetobacter)。实验室保藏的微囊藻毒素降解菌Novosphingobium sp.THN1对β-环柠檬醛也有降解效果,该菌属于新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)。对三株菌进行以β-环柠檬醛为唯一碳源的培养实验,气相色谱检测分析表明DH18和THN1两株菌具有高效降解β-环柠檬醛的能力,可以作为研究β-环柠檬醛生物降解机理的理想材料。     

多功能固氮菌筛选及其在土壤生态修复中的应用

以固氮酶和ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,1-氨基环丙烷-1-羧酸)脱氨酶活性为指标筛选功能菌株,研制菌剂,用于修复生荒地土壤生态。采用乙炔还原法测定菌株固氮酶活性;比色法定量测定ACC脱氨酶活性;PCR扩增得到菌株16S r RNA,通过序列分析、比对研究菌株的系统发育地位;通过形态、生理生化特征和16S r DNA序列比对鉴定菌种。结果显示,筛选到固氮酶活性大于9 nmol/(h·mg)的菌株共计47株,其中43株的固氮酶活性大于阳性对照固氮菌剂生产菌株圆褐固氮菌ACCC11103。筛选到产生ACC脱氨酶的菌株20株,ACC脱氨酶活性为0.326-21.980μmol/(h·mg)。将筛选到的功能菌株接种小白菜测试促生效应,其中47株使普通白菜(Brassica campestris)鲜重增加。16S r RNA测序鉴定显示筛选到的51株功能菌株系统发育地位上属于农杆菌、节杆菌、芽孢杆菌、伯克氏菌、鞘氨醇杆菌、屈挠杆菌、剑菌、肠杆菌、溶杆菌、微球菌、类芽孢杆菌、叶杆菌、假单胞菌、根瘤菌、中华根瘤菌、芽孢乳杆菌等16属31种。选取高效菌株7012、7134、7144和7164作为核心菌株制备了固氮多功能菌剂,应用于生荒地,试验地土壤微生物数量显著提高,土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、纤维素酶、木聚糖酶活性极显著高于未施用菌剂的对照处理。多功能固氮菌制剂对于提高生荒地土壤生物活性、改善土壤生态环境具有重要作用和应用价值。     

节杆菌BT801基因文库构建及其乙内酰脲酶基因分离与表达

L-乙内酰脲酶产生菌节杆菌 BT801的染色体DNA经Sau3A I 部分酶切后分离30kb左右的片段,与经HpaI和PstI酶切的黏粒载体Pkc505进行连接,将连接产物用包装蛋白包装,转染大肠杆菌DH5α得到10 000多个转化子,构建成节杆菌BT801的基因组文库。通过薄层层析等方法筛选得到了1个阳性克隆,通过亚克隆得到了乙内酰脲酶的完整基因,该基因能分别利用自身的启动子和T5启动子在大肠杆菌中进行表达产生有活性的蛋白。     

溶微囊藻细菌的富集筛选及其菌群结构特征

利用铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)作为溶藻对象富集、筛选, 获得一个稳定的溶藻菌群。采用叶绿素、PCR和变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法研究溶藻过程及其细菌种群结构的变化。结果显示, 富集的溶藻菌经1×10-5稀释后仍有显著溶藻效果。Rubritepida菌C1、假单胞菌C2和鞘氨醇单胞菌C3是存在于铜绿微囊藻中的3种伴生细菌。加入富集的溶藻菌群后, 菌群结构发生明显的变化, Rubritepida菌C1、假单胞菌C2消失, 混合菌群包含未培养黄杆菌A2、鞘氨醇单胞菌C3和噬氢     

几株新鞘氨醇杆菌的趋化性及其相关基因组成特点

【目的】选择了几株隶属于新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)的有和没有多环芳烃(PAHs)降解能力的细菌,在基因组水平比较分析它们的趋化通路,并探究其中一些菌株对芳香化合物和三羧酸(TCA)循环中间代谢产物的趋化性。【方法】通过基因组的比较分析,研究了几株新鞘氨醇杆菌的趋化蛋白组成和趋化基因分布,并采用滴定法和游动平板法检测了相关菌对芳香族化合物和TCA循环中间代谢产物的趋化性。【结果】N.pentaromativorans US6-1、N.pentaromativorans F2、Novosphingobium indicum K13、Novosphingobium stygium DSM 12445、Novosphingobium sp.C2AC等5株新鞘氨醇杆菌对芳香族化合物和TCA循环中间代谢物具有不同程度的趋化性;所选的7株已完成基因组测序的新鞘氨醇杆菌N.pentaromativorans F2、N.pentaromativorans US6-1、Novosphingobium sp.PP1Y、Novosphingobium sp.AP12、Novosphingobium sp.Rr 2-17,Novosphingobium sp.B-7和Novosphingobium sp.DSM 19370均含有趋化蛋白MCP、CheW、CheA、CheB、CheR和CheY,且亲缘关系最近的US6-1、F2和PP1Y 3株菌的che基因簇中的基因排列一致,为che W-Y-D-B-R-A-(X);新鞘氨醇杆菌的趋化系统属Fla类型。【结论】几株新鞘氨醇杆菌都具有较为完整的趋化通路,且对多种芳烃及其代谢物的趋化性各不相同,其中菌株US6-1趋化现象最明显。     

黄翅大白蚁后肠几丁质降解微生物的分离与鉴定

【目的】从培菌白蚁——黄翅大白蚁后肠微生物菌群中分离能降解几丁质的细菌。【方法】以胶体几丁质为唯一碳源,根据胶体几丁质水解透明圈的大小进行筛选。通过形态学、生理生化以及16SrRNA基因序列分析进行菌株鉴定。【结果】从黄翅大白蚁肠道中筛选到8株能够降解胶体几丁质的细菌,它们分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、指孢囊菌属(Dactylosporangium)、黄杆菌属(Flavobacterium)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)。8株菌均具有几丁质酶、β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶活性。【结论】从黄翅大白蚁后肠中获得8株能够降解胶体几丁质并具有其他碳水化合物降解酶活性的细菌,这一研究为了解白蚁肠道微生物协助白蚁消化食物机制提供了依据。     

大环内酯类化合物产生菌的基因筛选及其代谢产物研究

应用Ⅰ型聚酮合酶(PKS-I)基因筛选体系从32株海洋放线菌中寻找大环内酯类化合物的潜在产生菌,通过DNA序列相似性比对从5株阳性菌株中筛选获得了游动放线菌Actinoplanes sp.FIM060065。采用HPLC制备色谱从该菌株发酵液中分离纯化得到一个大环内酯类化合物FW060065,紫外、质谱以及核磁共振波谱分析表明它与台勾霉素B同质,药敏实验表明其对艰难梭菌、消化链球菌、双歧杆菌等革兰氏阳性厌氧菌显示出较强的抗菌能力。本研究通过基因筛选获得了台勾霉素的产生菌及其相应的代谢产物,为Ⅰ型聚酮合酶基因与大环内酯类化合物之间的联系提供了证据。     

链霉菌M-Z18膜蛋白ε-聚赖氨酸降解酶的分离纯化、酶学性质及应用

【目的】研究链霉菌Streptomyces sp.M-Z18ε-聚赖氨酸降解酶(Pld)的分离纯化及其生理生化特性,并利用该酶制备低聚合度ε-聚赖氨酸(ε-PL)。【方法】菌体细胞经超声破碎、NaSCN溶解和HiTrapTMButyl HP疏水层析制备到Pld,随后研究了其酶学性质、动力学和降解ε-PL过程,最后利用常量稀释法比较了不同聚合度范围ε-PL的最小抑菌浓度。【结果】从Streptomyces sp.M-Z18细胞膜上分离纯化到Pld,纯化倍数为80.4倍,回收率达到59.3%。以L-赖氨酰对硝基苯胺为底物,酶促反应的最适温度为37℃,最适pH为7.0,动力学常数Km为0.621 mmol/L,Vmax为701.16 nmol/min·mg;酶活在pH 7.0-10.0和50℃以下稳定。降解ε-PL实验发现,纯化到的Pld以内切方式降解ε-PL。抑菌实验表明,高聚合度ε-PL(30-35)对细菌的抑制效果较好,而低聚合度ε-PL(8-20)更有利于抑制酵母菌的生长,各种聚合度ε-PL对霉菌的生长抑制均较差。【结论】从ε-PL产生菌中分离纯化到内切型ε-PL降解酶,发现不同聚合度范围ε-PL对微生物的抑制能力存在显著差异。