多氯联苯降解菌Burkholderia xenovorans LB400研究进展

Burkholderia xenovorans LB400是一株多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)降解菌,可以氧化含有1?6个氯取代基的多氯联苯。近年来,由于其广泛的底物谱和优异的降解性能,菌株LB400已成为研究原核生物降解多氯联苯的生物化学和分子生物学方面的模式生物。目前关于PCBs的微生物降解研究已不再局限于对微生物资源的挖掘,而是更多地聚焦在LB400等降解菌的PCBs降解基因、降解酶的酶学特性以及酶的人工分子进化等方面。同时,LB400作为早期发现的降解菌,其对多氯联苯的降解途径、底物范围及相关机制也被广泛探讨;但是对于PCBs降解相关基因的调控研究较少。因此,本文以Burkholderia xenovorans LB400对多氯联苯降解为核心,通过综述其代谢途径、代谢相关基因和酶系以及降解应用等方面的研究进展,以期为深入探讨Burkholderia xenovorans LB400的应用以及进一步在遗传、分子和生化水平研究其他多氯联苯降解菌株提供借鉴。     

多氯联苯的生物修复

多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是一种持久性有机污染物,对人类和自然环境具有很大的威胁,降解PCBs一直是研究的热点。在目前的研究方法中生物降解最具潜力,生物降解主要分为微生物降解、植物修复和微生物-植物共同修复3个方面。文章着重介绍了微生物降解PCBs菌株的分离,降解相关基因的克隆和改造;同时对植物修复,植物与微生物共同修复以及植物转基因修复进行了讨论。     

活的但非可培养功能菌群对多氯联苯降解的探索进展

活的但非可培养(“viable but non-culturable”,简称VBNC)状态是微生物应对各种环境压力的一种生存机制.面对日益严重的异生质污染问题,研究污染胁迫下VBNC状态菌的潜在环境功能具有重要意义.该文阐述了VBNC状态菌的研究现状,针对多氯联苯微生物降解存在的问题,重点介绍环境中潜在VBNC功能菌群的复苏培养.提出利用藤黄球菌(Micrococcus luteus)复苏促进因子(resuscitation-promoting factor,简称Rpf)探索具有潜在多氯联苯降解功能的VBNC状态菌群,为多氯联苯高效降解菌群的筛选提供新思路.同时,结合VBNC状态菌絮凝、硝化除臭等方面的探索研究,对VBNC状态菌的潜在环境功能进行了展望.     

微生物菌剂在难降解有机污染治理的研究进展

大量的难降解有机污染物被排放到环境中,因其蓄积性、持久性和生物毒性,对人类健康和生态环境造成严重危害。近年来,利用微生物菌剂治理难降解有机污染物的研究已取得较好的进展。综述微生物菌剂在国内外的发展历程,介绍微生物菌剂制备中常用的固定化技术及载体材料,并分析总结微生物菌剂在酚类物质、多环芳烃和多氯联苯等有机污染物治理中的研究进展。在此基础上,提出治理难降解有机污染物的微生物菌剂研发所存在的主要问题及其展望。     

多氯联苯微生物脱氯研究进展

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是环境中典型的氯代持久性有机污染物.微生物脱氯是一种氯代有机物自然降解模式,对全球PCBs特别是高氯代同系物消减起到至关重要的作用.厌氧条件下高氯代PCBs能够发生脱氯反应,使其毒性大大降低,脱氯后形成的低氯代化合物可以进一步好氧降解,直至完全矿化.本文综述了PCBs生物脱氯的研究进展,介绍了微生物脱氯反应的机理和特征、参与微生物脱氯过程的专性脱氯菌等,探讨了该微生物过程的影响因素及厌氧脱氯与好氧降解耦合的意义,并对脱氯微生物群落的复杂代谢网络研究、专性脱氯新菌种筛选及其污染地实际修复应用等未来研究方向进行了展望.     

一株PCBs降解菌的降解特性及发酵条件优化

【目的】针对一株多氯联苯的高效降解菌,考察其对多氯联苯(PCBs)的降解特性,并对降解条件进行优化。【方法】以不同浓度的2,4,4′-TCB与3,3′,4,4′-TCB为唯一碳源,研究苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium melilon)对不同多氯联苯的降解转化能力,并进行发酵条件优化以及共代谢试验。【结果】接入菌株转化7 d后,随着底物浓度的增加,该菌对2,4,4′-TCB的降解能力呈下降趋势。在最低浓度1.0 mg/L时降解率最高,为93.3%;而在最高浓度50.0 mg/L时为65.1%。对于较难降解的四氯联苯3,3′,4,4′-TCB,菌株在最低浓度1.0 mg/L时降解率为56.2%,最高浓度25.0 mg/L时为22.8%。在温度30°C、pH 7.0、接种量4.5 mL、装液量25 mL时,获得菌株转化10.0 mg/L 2,4,4′-TCB的最优发酵条件,7 d的降解率由原来的54.8%提高到83.6%。柠檬烯、香芹酮及甘露醇作为共代谢底物也可较好地提高菌株降解效果。【结论】苜蓿中华根瘤菌对PCBs有很好的降解效果,研究结果对PCBs的微生物降解及环境中PCBs的生物修复具有较好的意义和应用价值。     

PCBs对红树林沉积物中微生物及酶活性的影响

研究了多氯联苯（PCBs）对沉积物及红树植物秋茄根区沉积物微生物及酶活性的影响。结果表明,种植秋茄可提高沉积物中细菌和放线菌的数量,但不能提高真菌的数量。PCBs处理可显著提高沉积物中细菌和放线菌的数量。土壤呼吸与微生物量具有相似的变化趋势。由于细菌在沉积物微生物中占有绝对的优势,因此细菌的数量是微生物多样性指数的决定性因素。与未种植红树植物的相比,种植沉积物微生物多样性指数相对较低,PCBs处理与对照相比,微生物多样性指数差异不显著。在试验过程中,未种植的PCBs处理组多酚氧化酶和过氧化物酶活性均高于对照组,表明这两种酶是沉积物PCBs污染的敏感指标,而这两种酶被报道在植物修复中与PCBs的降解有关。     

筛选微生物降解木质纤维素的研究进展

木质纤维素资源是自然界中含量丰富的可再生资源,利用微生物降解木质纤维素是一种重要的策略。在综合国内外对木质纤维素降解微生物的筛选方法和研究策略的基础上,从单一菌株、复合微生物菌系和组学技术三个方面对筛选微生物降解木质纤维素进行了总结和分析,阐述了各个策略的优势特点和应用价值,即单一菌株易于培养但降解能力较低,复合菌系降解能力强但传代稳定性较差,组学技术能够更好的解释微生物降解木质纤维素的机理,为筛选木质纤维素降解微生物提供一定的指导。同时提出使用合成生物学的策略进行相应微生物的筛选,旨在为筛选高效降解木质纤维素的微生物提供一定的参考。     

对多氯联苯的清理迫切需要生物技术

为了清理下水道,加拿大的一家公司,即Microbe有限公司(安大略)计划研究培育几种能降解多氯联苯(PCBs)的细菌。这家仅成立两年的公司还打算和一些工业部门一起研究水处理系统。该公司认为,PCBs是一种较容易被降解的化合物。在美国被环境保护局(EPA)批准对该化合物进行工业规模的处理。该公司将一组取得美国专利的质粒DNA组合到一些在污染区找到的微生物中,所得到的这些微生物能够产生一种特殊的酶(该酶能够去除PCB分子中的氯原子)。这些最有希望     

植物修复多氯联苯研究进展

综述了植物修复持久性有机污染物多氯联苯（PCBs）的研究进展,重点阐述了植物对PCBs的去除作用和机理,植物在从环境中去除PCBs的过程中,不仅仅是作为微生物降解的支持者,而且还作为积极的参与者对PCBs进行代谢：一方面植物通过根系从环境中吸收和积累PCBs,并将吸收的PCBs转化为非毒性的代谢产物累积于植物组织中;另一方面植物释放促进PCBs降解的酶直接降解PCBs,或释放根系分泌物,增加根际微生物的数量,提高其活性间接降解PCBs.文中对植物修复PCBs的影响因素如植物组织培养的类型、生物量、PCBs的初始浓度以及PCBs的类型、理化性质等进行了讨论.     

植物中多氯联苯的来源、分布及代谢研究进展

研究植物中多氯联苯（PCBs）的来源、分布和代谢特点,可以更好地发挥植物在PCBs环境监测中的被动采样平台作用,丰富植物修复PCBs污染的基础理论。对植物中PCBs的来源途径方面的已有研究进行了总结,阐述了植物吸收PCBs的机制及影响因素,论述了植物不同部位中PCBs的分配特点,概括了PCBs的代谢机理和应用的研究现状,最后指出了目前存在的问题和未来的研究方向。     

Eco-physiological responses of Polytrichum commune to soil contamination by polychlorinated biphenyls

 通过微体繁殖技术在多氯联苯(PCBs)污染土壤基质上进行大金发藓(Polytrichum commune)的室内培养, 研究了不同浓度(5、10和20 mg·kg^–1)低氯PCBs (Aroclor 1242)和高氯PCBs (Aroclor 1254)对大金发藓生理生态指标的影响。经6个月的培养, 大金发藓的密度和盖度分别达93%和50株·cm^–2以上, PCBs处理组与对照组相比无显著差异, 表明PCBs对大金发藓茎叶碎片再生成新植株体的能力没有产生不利影响。大金发藓鲜质量和株高随低氯PCBs (Aroclor 1242)浓度增加而增加、随高氯PCBs (Aroclor 1254)浓度增加而减小, 但均高于对照, 表明PCBs处理对大金发藓的生长具有一定的促进作用。PCBs处理组大金发藓叶绿素a、b以及叶绿素a + b含量较对照组有所增加, 叶绿素a/b值与对照组相比基本没有变化。PCBs处理组大金发藓膜脂过氧化产物丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性与对照组相比无显著差异, 谷胱甘肽含量较对照组显著增加, 表明谷胱甘肽在大金发藓体内活性氧清除过程中起重要作用。总体来看, 大金发藓能在所设浓度的PCBs范围内正常生长, 对PCBs有较强的耐性。     

利用雨养泥炭沼泽及湖泊沉积物重建多氯联苯污染时空变化趋势

为了重建不同历史时期多氯联苯(PCBs)的沉降速率以研究其污染的时空变化趋势,本研究分析了PCBs在泥炭芯和湖泊沉积柱芯中浓度和沉降速率的变化规律,并评估了泥炭芯和湖泊沉积柱芯用于PCBs沉降变化研究的适用性.对采集柱芯进行定年分析发现,泥炭沼泽可以很好地记录PCBs历史沉降变化,并且泥炭中的PCBs没有出现降解情况,...     

Microorganisms Degrading Polychlorinated Biphenyls

Four strains belonging to the genus Bacilluscapable of degrading polychlorinated biphenyls (PCBs) were isolated by screening collection strains of soil bacteria degrading an organochlorine pesticide, hexachlorocyclohexane (HCCH). A method for production of tritium-labeled PCBs was developed. Consumption and degradation of PCBs by the soil bacterial strains selected were studied using tritium-labeled PCBs and GLC. It was demonstrated that PCBs are degradable both in culture media and in model soil samples.     

Alteration of serotonin system by polychlorinated biphenyls exposure

Although commercial production of polychlorinated biphenyls (PCBs) was banned in 1979, PCBs continue to be an environmental and health concern due to their high bioaccumulation and slow degradation rates. In fact, PCBs are still present in our food supply (fish, meat, and dairy products). In laboratory animals, exposure to single PCB congener or to mixtures of different congeners induces a variety of physiological alterations. PCBs cross the placenta and even exposure at low level is harmful for the foetus by leading to neurodevelopment alterations. Serotonin system which regulates many physiological functions from platelet activation to high cerebral processes and neurodevelopment is one of the targets of PCBs toxicity. The effects of PCBs exposure on serotonin system have been investigated although to a lesser extent compared to its effect in other neurotransmitter systems. This review provides a summary of the results concerning the impact of PCBs exposure (in vitro and in vivo) on serotonin system. Further research is needed to correlate specific deficits with PCB-induced changes in the serotonin system.     

多氯联苯对桐花树幼苗生长及膜保护酶系统的影响

通过盆栽实验,研究了不同浓度(180、900、1 800和2 700 μg·kg^-1)多氯联苯(PCBs)对红树植物桐花树幼苗生长、叶绿素含量、膜质过氧化产物丙二醛（MDA）以及膜保护酶系统的影响.结果表明：PCBs对桐花树幼苗的生长有一定的促进作用,随着PCBs浓度的提高,桐花树幼苗的茎高、茎径和茎体积均呈升高趋势;在试验PCBs浓度范围内,桐花树幼苗叶片能保持相对正常的叶绿素水平和相对稳定的叶绿素a/b值,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量虽然有所降低,但均未低于对照的75%;叶绿素a/b值有所升高,但均未超过对照的10％.随着PCBs浓度的提高,桐花树幼苗叶片SOD活性呈单峰曲线变化,而POD活性和MDA含量呈单谷曲线变化.红树植物桐花树可通过生理生化机制适应一定浓度的PCBs污染,对PCBs有较强的耐受性和适应性,可用于PCBs污染的植物修复.     

Distribution of polychlorinated biphenyls (PCBs), lead,and cadmium in Manko Tidal Flat,Okinawa

Concentrations of polychlorinated biphenyls (PCBs), Pb, and Cd in sediment samples from the Manko Tidal Flat, an important area for migratory birds in Okinawa, were analyzed. High concentrations of PCBs were detected in the sediment samples from sites under a bridge at the end of the Manko Flat, whereas Pb and Cd concentrations did not indicate specific pollution. The spatial distribution and homologue proportion of PCBs indicated that these PCBs are probably attributed to the residue of paints used on the bridge in the 1970s. PCBs were detected in tilapias from sites in the Manko Flat and in a river connecting to the flat without head constructions. PCBs were also detected in small invertebrates, tanaids, in the flat. The distribution of PCB concentrations in the fauna was parallel to that in the sediments. The average PCB homologue proportions in tilapias and tanaids were similar to those in sediments.     

浙江省某PCBs废物储存点对其邻近滩涂生态系统的毒性风险

在浙江省沿海某化工厂内含PCBs废物储存点邻近滩涂上设6个采样点,用GC-MS方法检测各采样点水样、滩涂泥样及大弹涂鱼样品中毒性最强的12种二噁英类PCB(DL-PCB)异构体的含量。结果表明,所有样品DL-PCBs检出率、样品单邻位异构体PCB118和非邻位异构体PCB81检出率均为100％,且PCB118和81的含量均与总DL-PCBs量有较好的相关性,在水样、泥样和鱼样品中,PCB118与总DL-PCBs含量的相关系数(r)分别为0.97、0.95和0.91,PCB81与总DL-PCBs含量的相关系数(r)分别为0.93、0.99和0.98。环境样品中以低氯异构体(PCB81和77)为主,而生物样品中高氯异构体(PCB118和105)含量较高。采样区域内大弹涂鱼从水体和泥土中的平均富集系数分别为392.54和14.03,且鱼体PCBs含量与沉积物中DL-PCBs浓度高度相关(r＝0.97)。在距堆场水沟入海口150 m内水体和沉积物中DL-PCBs含量已处于较高污染水平(分别大于599.34 ng/L和10.97 ng/g),且采样区域内大弹涂鱼PCBs含量(均大于59.19 ng/g脂重)显著高于其它地区。毒性当量研究表明,非邻位的PCB126和PCB169是样品总TEQs的主要贡献者,且所有水样和鱼样的TEQs都分别显著超过日本水环境限值1 pg TEQ/L和欧盟水产品标准值8 pg TEQ/g湿重(P<0.001);应用MacDonald沉积物毒性评价方法研究表明,1-4＃泥样已具有较高毒性风险。综合DL-PCBs含量和毒性当量分析表明,清挖4a后,该PCBs废物堆场仍对周边滩涂生态系统具有一定毒性风险,对人体健康存在潜在危害。