微生物降解多环芳烃的研究进展

多环芳烃是一类长久存在于环境中,具有毒性、致突变与致癌等特性的环境优先污染物。本文对降解多环芳烃的微生物类群进行了阐述,介绍了在土壤与厌氧条件下细菌降解多环芳烃的研究情况,最后介绍了降解多环芳烃的相关酶类以及分子生物学的研究,并对消除环境中多环芳烃的相关生物技术提出展望。     

一株不动杆菌降解石油烃的特性及关键烷烃降解基因分析

【背景】Acinetobacter sp. Tust-DM21 (GenBank登录号KX390866)是本实验室前期从渤海湾海洋石油勘探船废油收集区采集的水油混合样中分离出的一株高效石油降解菌,其对短、中、长链烷烃均表现出很强的降解能力,有较好的应用前景。【目的】从应用层面探究其最佳降解条件,同时从生物信息层面探究其降解基因的作用。【方法】将其在不同温度、pH下培养144h,通过GC-MS内标法测定石油烃各组分的变化情况,计算出其最佳降解条件;同时,通过生物信息学手段确定基因组中的降解基因,每个基因分别选择7个同源基因,对它们的蛋白序列进行比较;最后对2个降解基因在0-144 h的表达情况进行了Real-time PCR分析。【结果】Acinetobacter sp. Tust-DM21最佳降解条件为35°C、pH 8.5,该条件下对石油降解率可达97.5%,其中,对长链烷烃降解率达98.5%,对环烃为81%,对芳香烃为87%;同时,研究发现基因组中含有常见烷烃降解基因alk B(GenBank登录号MH368539)和长链烷烃降解基因alm A (GenBank登录号MH357335),2个降解基因的蛋白经比较均与其同源蛋白表现出一定的相似性,同属菌的相似性最高;通过Real-timePCR发现这2个基因在0-144 h的相对表达量随时间逐步提高。【结论】Acinetobacter sp. Tust-DM21在最佳降解条件下对石油各组分都显示出了优良的降解能力,特别对长链烷烃的降解能力尤为突出;将2个降解基因的相对表达量结合该时间段的生长趋势,证明了菌株Acinetobacter sp. Tust-DM21的生长和降解与alk B和alm A基因的上调表达存在关联。     

南海深海沉积物烷烃降解菌的富集分离与多样性初步分析

通过培养和非培养2种手段研究了南海沉积物中石油降解菌的多样性。通过烷烃富集培养,从2个站点不同深度的南海沉积物样品中富集筛选出48株深海细菌,其中27株对十六烷有降解能力。表面张力测定结果表明,4株降解菌同时具有较强的表面活性剂产生能力,2株Dietzia maris菌能使水的表面张力降至33mN/m左右,这是该种微生物产表面活性剂的首次报道。通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析显示,南海沉积物富集物中的烷烃降解菌优势菌是芽孢杆菌,而且有多种。其中,Bacillus aquimaris在两个站点的7个样品的富集物中都是优势菌。此外,Sporosarcina,Halomona以及Brevibacterium属的细菌在不同样品中也表现为除Bacillus之外的优势菌。     

多环芳烃降解菌X20的鉴定及降解特性

从多环芳烃降解高效的混合菌群中分离筛选到1株多环芳烃降解菌X20,经形态观察和16SrRNA序列分析,属于假单胞菌(Pseudomonas sp.)。采用室内摇瓶培养的方法,研究了该菌在不同环境条件下对菲和芘的降解。结果表明:弱碱环境有利于菌株X20对菲和芘的降解,最适pH为8.0;葡萄糖对菲芘降解率的影响呈抛物线变化,当葡萄糖浓度为0.2%时,X20对菲和芘的降解达到最高;X20对菲和芘的降解率随其初始浓度的上升而降低,菲和芘在初始浓度为10、20和40mg.L-1时的7d降解率分别为56.3%、39.25%、29.75%和41.8%、29.55%、23.50%,芘对X20降解的抑制强度高于菲。本研究结果将为构建高效的多环芳烃降解菌群,提高多环芳烃原位污染土壤的生物修复效果奠定基础。     

北极表层海水中氯代十六烷降解菌的多样性

[目的]为了研究北极地区表层海水中氯代十六烷(C16H33Cl)降解菌的多样性,并获得新的卤代烃降解菌资源.[方法]以C16H33Cl为唯一碳源和能源在4℃和250℃下对表层海水样品进行富集,通过平板分离鉴定可培养菌株,并验证其降解能力;同时利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析降解菌群结构.[结果]从12个北极表层海水样品中富集分离得到112株可培养菌株.经过降解实验验证,发现19株菌株能够降解氯代十六烷,其中食烷菌(Alcanivorax)、红球菌(Rhodococcus)表现出很好的乳化和降解现象,海杆菌(Marinobacter)也有较好的降解效果.DGGE分析显示,富集驯化的降解菌群中主要优势菌为Alcanivorax,Parvibaculum和Thioclava属的菌株.[结论]北极海水中卤代烃降解菌主要是α-proteobacteria,γ-proteobacteria,Actinobacteria和Bacteroidetes.文章首次报道了北极海水卤代烷烃降解菌多样性,研究结果对于认识北极环境中的降解菌资源与生物多样性有参考价值.     

海洋石油降解微生物及其降解机理

微生物修复作为一种新型环保的生物修复技术,已成为海洋石油污染生物修复的核心技术。对海洋石油降解微生物的种类即细菌、蓝藻、真菌以及藻类进行了总结,对微生物对石油烃的降解途径与降解机理进行了综述。微生物降解烷烃的过程包括末端氧化、烷基氢过氧化物以及环己烷降解3种形式。微生物对芳香烃的降解是通过芳香烃被氧化酶氧化导致苯环开环来实现的。微生物对多环芳烃的降解是在单加氧酶或双加氧酶的催化作用下被最终降解为二氧化碳和水而被分解。并对影响石油烃降解微生物的因素包括温度、营养物质等因素进行了分析。     

糙皮侧耳和鞘脂菌NS7对多环芳烃污染土壤的生物强化与协同作用

[背景] 真菌和细菌被认为在多环芳烃污染土壤生物修复过程中发挥协同作用,目前在真实土壤体系中开展真菌-细菌协同降解研究较少。[目的] 研究真菌和细菌对不同种类多环芳烃降解的差异及对蒽和苯并[a]蒽的生物强化与协同作用。[方法] 选用多环芳烃降解真菌和细菌各一株,在液体纯培养体系下分析它们对不同种类多环芳烃降解的差异,在土壤体系中采用放射性同位素示踪技术研究2种微生物对蒽和苯并[a]蒽的生物强化与协同作用。[结果] 供试细菌鞘脂菌NS7能够很好地降解低环种类多环芳烃,以蒽作为唯一碳源时可以将其完全降解,在复合污染条件下对菲、蒽、荧蒽、芘等降解效果突出（>90%）,对苯并[a]芘降解效果较差（9.76%）。相比而言,供试真菌糙皮侧耳菌对苯并[a]芘具有更好的降解效果（21.18%）,对低环多环芳烃降解效果明显不如降解菌NS7。在自然土壤中,蒽和苯并[a]蒽具有明显不同的矿化效率,分别为18.61%和4.28%,在蒽污染土壤中加入鞘脂菌NS7并未显著提高蒽的矿化率（P>0.05）,相比而言,苯并[a]蒽污染土壤中加入糙皮侧耳显著提高了污染物矿化效率（2.24倍）,表明真菌和细菌在土壤环境中的定殖存活能力可能影响了生物强化效果。采用灭菌土壤排除土著微生物的竞争排斥作用,研究了真菌菌丝对生物强化降解的影响,发现在蒽污染土壤中,真菌菌丝的迁移作用显著提高了细菌鞘脂菌NS7对污染物的矿化率,从1.75%提高到5.91%;而在苯并[a]蒽灭菌污染土壤中,接种糙皮侧耳却没有发现苯并[a]蒽矿化率提高的现象,表明自然土壤中真菌强化降解苯并[a]蒽的作用可能是源于真菌菌丝促进污染物和土著降解菌的接触,而非直接来自真菌本身。[结论] 细菌能够很好地降解低环种类多环芳烃,而真菌对高环种类多环芳烃降解效果较好。真菌可能通过菌丝促进土著微生物在土壤中的迁移,增大多环芳烃和土著降解菌的接触,从而促进了多环芳烃降解。研究加深了对多环芳烃污染土壤生物强化修复的认识,对发展基于真菌-细菌协同作用的生物强化与调控技术提供理论指导。     

石油降解菌株的分离鉴定及降油特性

从甘肃华庆油田污染严重的土壤中采样,通过富集培养、多次筛选分离得到1株优势菌F1。依据生理生化特征和16S rDNA序列将菌株F1鉴定为白色类诺卡氏菌(Nocardioides albus)。GS-MC结果表明,等量原油经F1菌株降解前、后,表现出先降解高碳数正构烷烃为低碳数正构烷烃;高碳数正构烷烃中奇数碳向偶数碳正构烷烃演化规律;平均降油率为64%,F1菌株能较好地促使五环三萜类化合物立体构型中不稳定构型向稳定性构型转化。F1菌株在含油浓度0.3%、0.5%、1.0%土样中降解石油烃的半衰期分别为17.2、18.2、23.7 d,42 d后均达到78%以上。     

基于吐温-80下2株功能菌协同降解多环芳烃的特性研究

【目的】研究恶臭假单胞菌B6-2和克雷伯氏菌CW-D3T构建的混合功能菌对多环芳烃的协同修复效能,并探究非离子表面活性剂吐温-80对混菌降解多环芳烃的影响,以期为芳烃化合物的生物修复提供技术参考和理论依据。【方法】通过生长曲线及平板菌落计数法反映混菌生长情况及比例,从而评估混菌降解体系的可行性;通过高效液相色谱法探究各体系以及不同吐温-80浓度下混培体系对多环芳烃的降解效能;最后通过烷烃吸附法测定细胞表面疏水性,以探究吐温-80对混合功能菌降解多环芳烃的影响机制。【结果】等比例混合的2株菌共培养生长状态优于纯培体系,对混合多环芳烃(菲、荧蒽、芘)的降解率分别为33.4%、30.1%、28.6%(7 d),相较于菌CW-D3T,分别提高了1.31倍、1.46倍、1.42倍。混培体系中加入500 mg/L的吐温-80对菲、荧蒽、芘的降解率分别为47.7%、43.2%、38.8%(7 d),相较于对照组各提高了1.55倍、1.38倍、1.31倍,而更高浓度的吐温-80无明显促进作用或轻微抑制。添加吐温-80使菌CW-D3T和混菌的表面疏水性提高,而菌B6-2表面疏水性降低。结合细菌生长量分析...     

机油高效降解菌的筛选鉴定及降解特性的初步研究

为丰富机油降解微生物菌种库,筛选适应性更强的机油高效降解菌株。以20#机油和真空泵油为唯一碳源,筛选出机油高效降解菌,经细菌形态学、生理生化及16S rRNA序列分析对机油高效降解菌株进行鉴定,采用紫外分光光度法和气相色谱质谱联用(GC-MS)研究菌株降解特性。从初筛的22株机油降解菌中筛选出4株机油高效降解菌株,分别为JZ6、JZ18、JZ41和JZ50,经鉴定4株菌株分别为Massilia sp、Pseudomona sp、Sphingobacterium sp和Shinella zoogloeoides sp,在含机油培养基中30℃培养7 d后,机油降解率分别为42.62%、33.67%、33.36%和40.52%。在温度20-40℃,pH5-9条件下菌株都具有降解机油的能力,4株菌株均能以十二烷、十六烷、十八烷和苯和萘为唯一碳源生长,JZ6和JZ50还能在含芘和菲的培养基中生长。GC-MS分析发现菌株JZ6、JZ18、JZ41和JZ50对总烷烃的降解率分别达到68.66%、52.69%、49.37%和61.40%,对直链烷烃的降解率分别为86.89%、55.98%、58.42%和89.13%,其中菌株JZ6和JZ50对除烷烃的其他芳香烃类物质也具有一定的降解作用。筛选出的4株机油降解菌具有较强机油降解能力,适应性强,可用于机油污染环境的生物修复。     

降解多环芳烃(PAHs)微生物研究进展

多环芳烃(PAHs)是一类有机污染物,来源广,对人体有害,微生物对环境中多环芳烃的降解有一定优越性。本文主要从降解微生物种类、影响因素、降解启动过程方面进行归纳和总结,针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后微生物降解多环芳烃研究中的重点,以求为研究者、管理者和决策者在应用时提供参考。     

污染土壤中多环芳烃的共代谢降解过程

1　前　言多环芳烃是一类普遍存在于环境中的重要有机污染物 ,因其致癌性、致畸性、致突变性而被认为是危险物质。由于其水溶性低 ,辛醇 水分配系数高 ,因此 ,该类化合物易于从水中分配到生物体内、沉积层中。土壤成为多环芳烃的重要载体 ,多环芳烃污染土壤的生物修复也因此倍受关注。多环芳烃在土壤中有较高的稳定性 ,其苯环数与其生物可降解性明显呈负相关关系。很少有能直接降解高环数多环芳烃的微生物。研究表明 ,高分子量的多环芳烃的生物降解一般均以共代谢方式开始[1 3] 。共代谢作用可以提高微生物降解多环芳烃的效率 ,改变微生物碳…     

不同介质中多环芳烃光降解及与生物耦合降解研究现状

多环芳烃(PAHs)是环境中广泛存在的一类有机污染物。它的降解一直是人们关注的课题。光降解就是多环芳烃降解的一种重要形式。对在气相、液相和固相不同介质中的PAHs光降解研究进行了综合论述,重点对PAHs在液相介质的降解速率及影响因素、中间产物及降解机制和反应动力学进行了深入探讨,并介绍了光-生物耦合降解多环芳烃的研究进展。建立系统而有效的PAHs光降解研究技术与方法,是目前当务之急。进一步完善PAHs光降解研究的技术与方法,可更准确地研究PAHs光降解机制及影响因素。     

铜绿假单胞菌SJTD-2降解长链烷烃与原油的特性

摘要:【目的】石油污染严重威胁生态系统和生物圈,微生物修复被认为是一种安全有效可代替物化方法来治理石油污染的办法。本文对我们从石油污染土壤中分离获得的一株可分解正烷烃和原油的革兰氏阴性菌SJTD-2的理化性质和降解效能进行了研究。【方法】利用菌株表型和生理性质、16S rRNA序列比较分析与进化树绘制,确定新分离菌株SJTD-2的种属;测定菌株SJTD-2的生长曲线,确定其利用不同长度烷烃和原油为单一碳源的效能;利用GC-MS检测烷烃类物质的残留量,确定菌株SJTD-2降解烷烃和原油SJTD-2的降解效率和降解周期。【结果】菌株表型与16S rRNA序列比较及进化树比对分析结果显示,菌株SJTD-2与假单胞菌属的亲缘关系十分接近,为铜绿假单胞菌。菌株SJTD-2 可有效分解C10到C26的中链和长链烷烃及原油,利用它们作为其单一碳源生长;该菌株对长链烷烃(C18－C22)的利用效果较中链烷烃好,其中正二十二烷被认为是其最佳碳源。48 h内,该菌株可完全降解500 mg/L正二十二烷;72h 后,2 g/L的正二十二烷可几乎被菌株全部分解利用。此外,菌株SJTD-2在7 d内可将2 g/L的原油分解88%以上。【结论】与现有其它烷烃降解菌相比,铜绿假单胞菌SJTD-2具有突出的长链烷烃与原油降解效能及耐受能力,该菌株的发现与研究将有助于烷烃降解机制的研究和环境修复的进程。     

高分子量多环芳烃降解菌筛选及在土壤电动-生物修复中应用

采用富集培养和多环芳烃双加氧酶基因检测方法,从焦化场地多环芳烃污染土壤分离筛选出9株PAHs降解菌。以高分子量多环芳烃芘为唯一碳源进行摇瓶降解实验,结果表明,J6、S5、S4、S2和B4对芘具有较好的降解能力,21 d时芘降解率均达55%以上,其中B4处理芘的降解率最高,达到70.2%。进一步研究了该5株菌及其混合菌对土壤中芘的降解效果,发现混合菌的降解效果高于单菌的降解效果,其中混合菌H4和单菌B4的降解效果较好,49 d时混合菌H4和单菌B4处理土壤中芘的降解率达29.3%和18.3%。经过16S rRNA基因序列比对,鉴定J6菌株为赤红球菌(Rhodococcus ruber),S5为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),S4和S2是鞘脂单胞菌属(Sphingopyxis sp.),B4为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。在电场条件下,混合菌H4和单菌B4处理微生物数量及活性均显著提高,芘的降解率较单独H4和B4处理提高33.0%和20.1%,说明筛选出的5株高分子量多环芳烃降解菌具有较强的电场适应能力,可在高分子量多环芳烃污染土壤电动-微生物修复中应用。     

1株铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)1217石油降解特性及相关基因分析（英文）

从石油污染土壤中分离得到1株石油降解菌1217,经细菌形态学、生理生化及16S rD NA序列分析初步鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。在温度5~65℃,pH 2~10,盐度0~9%的条件下菌株能很好生长,在以正十二烷、正十八烷、苯、甲苯、二甲苯和萘为唯一碳源的培养基中生长良好。在10℃和30℃条件下培养7 d,对原油的降解率分别为21.57%和15.15%。菌株产生的生物表面活性剂可以将表面张力从72.20 mN/m降至35.14 mN/m。利用特异性PCR扩增,在菌株中检测到烷烃单加氧酶、甲苯双加氧酶、联苯双加氧酶、芳香烃双加氧酶和氧化还原酶基因,并成功克隆出烷烃单加氧酶和芳烃双加氧酶基因,同相关基因比对分析,与铜绿假单胞菌PAO1的相应基因相似度分别为99.91%和99.22%。研究表明,菌株在生物修复和石油烃污染环境中具有潜在的应用价值。     

一株海草沉积物菲降解菌的筛选、鉴定和降解特性

【背景】多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类高毒性的有机污染物,在海洋环境尤其是沿海环境中广泛分布。海草床生态系统作为沿海环境的重要组成部分,深受环境污染等人类活动的影响而处于严重衰退的状态。微生物修复是修复环境中多环芳烃污染的重要途径,具有经济简便、环境友好和无二次污染等特点。【目的】从深圳市大亚湾的海草床沉积物中筛选获得高效多环芳烃降解菌,并分析其降解特性,从而探究海草床生态系统中多环芳烃污染物的微生物修复可行性。【方法】以多环芳烃菲为唯一碳源从海草床沉积物样品中筛选菌株,再通过形态学观察、生理生化实验和16SrRNA基因序列对筛选的菌株进行鉴定,并利用特定引物扩增多环芳烃降解的功能基因——双加氧酶(nidA)基因,最后通过培养实验分析该菌株对菲的降解特性。【结果】筛选出一株高效降解菲的菌株SCSIO 43702,经鉴定为玫瑰杆菌属(Roseovarius)的潜在新菌,并成功扩增得到双加氧酶相似(nidA like)基因;培养实验结果表明,玫瑰杆菌SCSIO 43702在10 d内对100 mg/L菲的降解率最高可达96%,而且其对菲的最适降解条件为:温度30°C、pH值7.5和8.0、盐度3%。【结论】玫瑰杆菌SCSIO 43702凭借其良好的菲降解能力和较强的环境适应性,具有进一步被开发为微生物菌剂以用于多环芳烃污染修复的巨大潜力,为海草床生态系统中多环芳烃污染的微生物修复研究提供了理论依据和可利用的微生物资源。     

一株高效降解芘的细菌分离、鉴定及其降解效果

摘要：【目的】获得高效降解高分子量多环芳烃的细菌,并研究其对多环芳烃的降解能力。【方法】利用富集培养和芘升华平板方法,从焦化厂污染土壤中分离多环芳烃降解细菌,对分离菌株通过形态特征、16S rRNA基因和gyrb基因序列相似性分析进行鉴定,并研究该菌对高分子量多环芳烃（HMW-PAHs）的降解效果。【结果】筛选到一株能以芘、苯并蒽、屈、苯并芘、茚并芘、苯并苝、荧恩为碳源和能源生长并降解这些底物的菌株HBS1,该菌株的16S rRNA基因和gyrb基因序列与Gordonia amicalis的相应基因的相似     

细菌在油水界面粘附的理论、特性及应用

细菌在油水界面粘附主要应用于烷烃污染的环境修复、石油开采与加工、食品加工等方面,其研究已经引起各界的广泛关注。本文基于XDLVO理论阐述细菌在油水界面的粘附机理;总结细菌表面特性、油相及水相性质对细菌粘附的影响;介绍细菌粘附作用在微生物驱油、生物乳化与破乳以及烷烃降解方面的应用,并对今后的研究方向提出展望。     

陕北地区提高石油采收率菌株筛选及其降解性能评价

筛选出可提高石油采收率的降解菌株。采用富集培养和稀释平板法,从陕北某采油厂附近长期受原油污染的水域和油污泥中筛选获得以原油为唯一碳源的降油菌株,并对其生长条件、排油圈能力、代谢产物表面活性物质、表面张力与乳化性及原油降解实验进行一系列的研究。含油废水和油污泥中筛选出10株细菌,从中选择了6株优势菌作为供试菌株进行后续研究,6株供试菌株均可使原油的理化性质发生变化。菌株B与原油作用后,使原油黏度降低了49.02%,菌株A-08、菌株5-13、菌株1-2及菌株A和菌株A-08复合菌群可使原油乳化为细小的圆型颗粒,与原油作用后,降解率达到43.25%-60.00%。