乙草胺降解菌系的分离鉴定及其生长降解特性研究

乙草胺是一种主要用于防除禾本科杂草的酰胺类除草剂,苄嘧磺隆是一种用于防除阔叶杂草的磺酰脲类除草剂,乙·苄复配制剂由于扩大了除草谱而被广泛应用于稻田中,但大量使用也带来了环境隐患。本研究从长期施用乙·苄复配制剂的稻田土壤中筛选到1个可耐受600 mg/L苄嘧磺隆的乙草胺降解复合菌系,从中分离到4个细菌菌株66C-1、66C-2、66C-3、66C-4,利用形态、生理生化及分子生物学方法,分别鉴定为粘质沙雷式菌(Serratia marcescens)、Psedomona shunanensis、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)和硝化还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)。这4个菌株等比例混合构成的降解菌系HXDW可以利用乙草胺为唯一碳源、但不能利用丁草胺、异丙甲草胺和吡氟酰草胺等其他酰胺类除草剂。降解菌系HXDW在乙草胺初始浓度为100 mg/L的无机盐培养基中,0.1%~2.0%Na Cl浓度范围内生长良好,最适培养温度为25℃。提取降解菌系不同部位粗酶液对50 mg/L乙草胺进行处理,胞外提取液的24 h乙草胺降解率为44.95%,表明降解菌系HXDW对乙草胺的降解作用主要存在于胞外。     

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。     

一株高效DEHP降解菌的分离、鉴定及其降解特性

【目的】分离得到高效的邻苯二甲酸二乙基己基酯(DEHP)降解菌。【方法】采用富集培养法筛选分离菌株,并对菌株进行驯化;通过PCR扩增得到其16S rRNA和gyrB基因序列,进行同源序列分析及分子系统发育树的构建,同时结合形态学观察和生理生化实验对菌株进行初步鉴定;采用高效液相色谱(HPLC)分析菌株对DEHP的降解特性。【结果】分离得到一株能以DEHP为唯一碳源和能源生长的菌株,命名为HS-NH1,初步鉴定其为戈登氏菌(Gordoniasp.)。菌株HS-NH1最适的生长和降解条件为30°C、pH 7.0,在此条件下,该菌株60 h内能够将浓度为500 mg/L的DEHP降解90%以上。高效液相色谱(HPLC)分析表明,菌株HS-NH1在降解DEHP过程中产生了一种重要的中间代谢产物——邻苯二甲酸。底物广谱性试验证明,菌株HS-NH1能够有效地利用多种常见的邻苯二甲酸酯(PAEs)与芳香族衍生物。【结论】筛选得到了一株DEHP降解菌Gordonia sp.HS-NH1,该菌降解效率高,具有良好的底物广谱性,在邻苯二甲酸酯类化合物的污染治理中将会有一定的应用潜力。     

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。     

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。     

一株蒽降解细菌的分离及降解特性研究

【目的】从盐碱土壤中筛选蒽降解菌株并分析其降解特性。【方法】采用极度稀释结果流式细胞检测法筛选分离纯化菌株,通过16S rRNA基因序列分析对菌株进行初步鉴定,采用气质联用仪(GC-MS)分析蒽的降解特性。【结果】从盐碱土壤中筛选出一株高效蒽降解菌株。经过16S rRNA基因序列分析,鉴定该菌株为Demequina salsinemorus BJ1。菌株可以利用蒽作为唯一碳源生长,降解率可达92%。在一定浓度范围内,随着蒽浓度的降低,细菌生长速率变快,降解率升高。添加外加碳源后,细菌生长速率明显变快,而对蒽降解率变低。对萃取中间代谢产物的质谱分析表明,降解蒽的中间代谢产物主要有9,10-anthracenedione (9,10-蒽醌)和Phthalic acid (邻苯二甲酸)等,说明它可能通过邻苯二甲酸途径降解蒽。【结论】筛选得到一株新的耐盐碱蒽降解菌,该菌降解效率高,对修复石油污染的土壤有一定的现实意义。     

一株甲醛降解菌的筛选及降解特性的研究

【目的】以甲醛为唯一碳源与能源,以期从印染厂采集的活性污泥中筛选出快速降解甲醛的菌株。【方法】采用传统微生物纯培养方法和形态学特征、生理生化试验,结合16S rRNA基因序列分析以及甲醛关键脱氢酶(FDH)对筛选的菌株W1进行系统研究,并利用正交设计法研究不同因素处理对菌株W1降解甲醛特性的影响。【结果】分类结果显示鉴定菌株W1属于恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),通过单因素试验和正交试验考察培养条件对菌株降解甲醛的影响,得出菌株W1降解甲醛的最适条件为:甲醛浓度为500 mg/L,温度30°C,pH 6.0,摇床转速为200 r/min,接种量为3%。【结论】在最适条件下菌株W1具有较强的降解甲醛能力,在24 h其甲醛降解率达98%。     

一株路德维希肠杆菌的筛选及其对3-苯氧基苯甲酸的降解特性分析

【目的】3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)的消除是解决拟除虫菊酯类农药污染的关键,目的是从受拟除虫菊酯类农药污染植物根系土壤中分离出3-PBA高效降解菌株。【方法】采用富集驯化、筛选纯化方法,以3-PBA为唯一碳源、能源筛选3-PBA降解菌株;菌株鉴定采用形态、生理生化和16S r RNA序列分析法;并研究其生长降解动力学特性,最后采用Box-Behnken响应面分析确定最佳降解条件。【结果】从川北地区大豆根系土壤中筛选得到1株高效降解菌BPBA031,经鉴定为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii);该菌株耐3-PBA浓度达1600 mg/L,其生长降解过程分别符合Logistic生长动力学(μm=0.09149 h~(–1),X_m=1.1145)和一级降解动力学模型(k=0.02085,t_(1/2)=33.24 h);对3-PBA降解的最适条件为34–37°C、3-PBA浓度25–200 mg/L和p H 7.5–8.5;在35.19°C、30.0 mg/L 3-PBA和p H 7.58条件下,该菌株48 h对3-PBA的降解率达83.75%。【结论】路德维希肠杆菌BPBA031是1株高效3-PBA降解菌,可作为生物修复受3-PBA或拟除虫菊酯类农药污染环境的潜在菌株资源。     

一株邻苯二甲酸二丁酯降解菌的筛选及其降解特性

【目的】从自然环境中筛选邻苯二甲酸二丁酯(Dibutyl phthalate,DBP)降解能力较强的微生物,并研究其降解特性和代谢途径。【方法】从杭州市河道污水出口的淤泥中筛选到DBP降解菌ZJUTW,对其进行形态、生理生化特征、16SrRNA基因序列分析,考察该菌株对DBP的降解特性,并用GC-MS分析降解中间产物。【结果】该菌株经鉴定为Arthrobacter sp.,降解DBP的最适温度和最适pH值分别为30°C和7.0-8.0,可降解多种邻苯二甲酸酯类化合物;当DBP浓度为800 mg/L时,半衰期为10.47 h;菌株的休止细胞(OD_(600)=1.2)可在20 h内将1 200 mg/L的DBP完全降解。利用GC-MS进行中间产物分析,该菌株可通过酯交换方式起始DBP的降解。【结论】Arthrobacter sp.ZJUTW对DBP有较强的降解能力和较高的耐受性,具有潜在的应用前景。     

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。     

Utilization of l-alanine as carbon and nitrogen source by Deusulfovibrio HL21

Desulfovibrio HL21 is unable to grow with amino acids as energy substrates. Alanine, serine, aspartate and to some extent glutamate were used as carbon and nitrogen sources in the presence of hydrogen as the energy substrate. Dense cell suspensions converted alanine stoichiometrically to acetate, NH ₄ ⁺ and presumably HCO ₃ ^- , but at a very low rate. Desulfovibrio HL21 cells grown with alanine as carbon and nitrogen source contained increased levels of NAD(P)-dependent l-alanine dehydrogenase as compared to cells grown with NH₄Cl as nitrogen source. Unfavourable kinetic properties of this alanine dehydrogenase, repression of the synthesis of the enzyme by NH ₄ ⁺ and a low rate of NADH oxidation all have a negative effect on the rate of degradation of alanine and may partly explain the inability of the strain to grow with alanine as an energy substrate.     

牛粪堆肥中纤维素高效降解菌的筛选与产酶条件优化

【背景】纤维素是一种有待开发利用的生物质资源,对于能源危机、环境污染问题的解决具有重要作用。【目的】从牛粪堆肥中分离出产纤维素酶的细菌,研究该菌株的纤维素降解能力。【方法】采用纤维素固体平板刚果红染色法进行初筛、液体发酵纤维素酶活测定法进行复筛。【结果】筛选获得一株具有高产纤维素酶活性的解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens),命名为N5。单因素分析试验结果显示,菌株N5具有较好的pH、温度和盐度耐受性,正交优化试验结果表明,菌株N5产纤维素酶的最佳条件为：发酵初始pH 5.0,发酵时间96 h,发酵温度40℃。在此条件下,羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose, CMC)酶活为189.27 U/mL。此外,菌株N5能够在7 d内使水稻秸秆减重率达到19.35%。扫描电镜结果表明菌株N5能够有效促进水稻秸秆降解。【结论】菌株N5具有较高的纤维素酶活力,具有开发成高效好氧堆肥菌剂的潜质,这为固体废弃物中纤维素的生物转化提供了优质菌种资源。     

乳白耙齿菌F17对共存菲、蒽的降解差异性

【目的】通过对影响乳白耙齿菌F17 (Irpex lacteus)降解共存菲、蒽因素的研究,比较共存的菲和蒽降解性能的不同,并结合降解中间产物的分析,初步探讨其降解途径。【方法】采用GC-MS测定菲和蒽的浓度,并通过质谱图分析降解产物。【结果】共存的菲和蒽在初始浓度均为5 mg/L时生物降解率较高,分别为93%和85%以上。乳白耙齿菌F17在pH 3.0–8.0能较好地降解共存的菲,在pH 4.0–8.0范围内可较好地降解共存的蒽。菲的生物降解过程对低温的适应性比共存的蒽要好,共存体系的最适降解温度是30°C。在酶的作用下,蒽转化成邻苯二甲酸,菲转化为邻苯二甲酸或邻苯二酚。【结论】实验结果表明,当菲和蒽共存时,不同条件下乳白耙齿菌F17对菲的降解效果均比蒽要好,而且菲的总降解速率比蒽要快,作为同分异构体的菲和蒽,由于3个苯环位置的不同而表现出降解性能和降解途径上的差异性。     

枯草芽胞杆菌降解毒死蜱特性研究

研究生物量、pH、毒死蜱浓度和温度对枯草芽胞杆菌3374菌株(编号为GU086422)在水溶液中降解毒死蜱特性,考察该菌株对白菜上毒死蜱残留的降解特性。结果表明,在毒死蜱质量浓度为240 mg/L、pH7.0、温度30℃的适宜条件下,枯草芽胞杆菌3374菌株对毒死蜱的降解率达到92.48%。该菌株能够有效提高白菜叶面上毒死蜱残留的降解速度,表明其在白菜上具有有效降解毒死蜱的能力,在无公害农产品生产中具有广阔的应用潜力。     

库特氏菌属细菌的研究进展

库特氏菌属归属于动性球菌科,属内细菌分布环境多样,在土壤、地表水、野生动物体表、昆虫肠道等处均有检出。近几年,研究者对库特氏菌属的关注度显著增加并且在多个领域发现了其新价值,包括良好的抗逆性和多重降解功能等,同时确定少数菌株具有致病性。目前,仍存在着对属内各降解机制研究均较浅显、从功能的发现到具体应用方案之间缺乏有效衔接等问题亟待解决。对库特氏菌属的建立、分类学特征、属内成员分布、致病性、功能研究与应用等方面进行介绍,以期为该属菌株的分离鉴定、资源开发以及实际应用提供参考。     

Effect of organic and inorganic nitrogenous compounds on RDX degradation and cytochrome P-450 expression in <Emphasis Type="Italic">Rhodococcus</Emphasis> strain YH1

We hypothesized that biodegradation of hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX)—a widely used explosive contaminating soil and groundwater—by Rhodococcus strain YH1 is controlled by the presence of external nitrogen sources. This strain is capable of degrading RDX while using it as sole nitrogen source under aerobic conditions. Both inorganic and organic nitrogen sources were found to have a profound impact on RDX-biodegradation activity. This effect was tested in growing and resting cells of strain YH1. Nitrate and nitrite delayed the onset of RDX degradation by strain YH1, while ammonium inhibited it almost completely. In addition, 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) inhibited RDX degradation and growth of strain YH1. On the other hand, tetrahydrophthalamide did not influence biodegradation or growth. Growth on RDX induced the expression of a cytochrome P-450 enzyme that is suggested to be involved in the first step in the aerobic pathway of RDX degradation, as identified by SDS-PAGE analysis. Ammonium and nitrite strongly repressed cytochrome P-450 expression. Our findings suggest that effective RDX bioremediation by strain YH1 requires the design of a treatment scheme that includes initial removal of ammonium, nitrite, nitrate and TNT before RDX degradation can take place.     

Isolation and partial characterization of plasmid DNA from Arthrobacter oxidans

A method for the extraction of the high molecular weight plasmid AO 1 from the gram-positive soil bacterium Arthrobacter oxidans is presented.Following digestion of this DNA with the restriction endonucleases Accl, Bam HI, Eco RI and Hind III, an average molecular mass of 157.8 kb was estimated. This value is in good agreement with the 160 kb size determined previously by electron microscopy (Brandsch et al. 1982).Using the same method, no plasmid DNA was found in strains of the genus Arthrobacter which do not degrade nicotine, e.g., A. albidus, A. globiformis and A. auricans.Abbreviations EDTA ethylenediaminetetraacetic acid - Kb kilobasepairs - SDS sodium dodecyl sulfate - Tris Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan     

Purification and properties of pyrophosphatase of Acinetobacter johnsonii 210A and its involvement in the degradation of polyphosphate

Inorganic pyrophosphatase (E.C. 3.6.1.1) of Acinetobacter johnsonii210A was purified 200-fold to apparent homogeneity. The enzyme catalyzedthe hydrolysis of inorganic pyrophosphate and triphosphate to orthophosphate.No activity was observed with other polyphosphates and a wide variety oforganic phosphate esters. The molecular mass of the enzyme was estimatedto be 141 kDa by gelfiltration. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis indicated a subunit composition of six identical polypeptideswith a molecular mass of 23 kDa. The cation Mg² was required foractivity, the activity with Mn², Co² and Zn² was 48, 48 and 182% of the activity observed with Mg², respectively. The enzyme was heat-stable and inhibited by fluoride and iodoacetamide. The analysis of the kinetic properties of the enzyme revealed an apparent K_m for pyrophosphate of 0.26 mM. In A. johnsonii 210A, pyrophosphatase may be involved in the degradation of high-molecular polyphosphates under anaerobic conditions: (i) it catalyses the further hydrolysis of pyrophosphate and triphosphate formed from high-molecular weight polyphosphates by the action of exopolyphosphatase, and (ii) it abolishes the inhibition of polyphosphate: AMP phosphotransferase-mediated degradation by pyrophosphate and triphosphate.