微生物降解3-苯氧基苯甲酸的研究进展

摘要:3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)作为大多数拟除虫菊酯类农药的降解产物之一,在自然环境中难以降解,具有雌激素毒性,严重威胁到食品安全及人体健康。微生物对拟除虫菊酯及其中间产物(3-PBA)的降解已成为近年来的研究热点。本文从降解3-PBA的微生物种类、降解酶及降解基因、降解途径等方面进行了综述,对3-PBA生物降解机理、3-PBA降解酶基因工程菌构建的研究方向进行了展望,以期为微生物降解3-PBA的研究提供参考。     

3-苯氧基苯甲酸降解菌的分离及降解特性研究

从农药厂污泥中分离到一株3-苯氧基苯甲酸（3-Phenoxybenzoic acid,3-PBA）降解菌PBM11。经生理生化试验和16S rDNA测定初步鉴定为假单胞菌属（Pseudomonas sp．）。PBM11能以3-PBA为唯一碳源生长,降解试验表明：在基础盐培养基中,初始pH7．0,3＆C,160r／rain,装瓶量为100mL／250mL的条件下,PBM11经过24h可完全降解200mg／L的3-PBA;添加低浓度的外源营养物质能够在一定程度上促进降解;Cu^2＋和Co^2＋等对其降解性能有抑制作用,而Fe^3＋有明显的促进作用;通过分析底物利用情况,初步推断3-PBA降解的中间产物能为原儿茶酸和苯酚。经过7d的处理,PBM11对土壤中100mg／L3-PBA的降解率为66．25％。从PBM11中检测到一个质粒。     

3-苯氧基苯甲酸降解菌的分离及降解特性研究*

从农药厂污泥中分离到一株3-苯氧基苯甲酸(3-Phenoxybenzoicacid,3-PBA)降解菌PBM11。经生理生化试验和16SrDNA测定初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonassp·)。PBM11能以3-PBA为唯一碳源生长,降解试验表明:在基础盐培养基中,初始pH7·0,30℃,160r/min,装瓶量为100mL/250mL的条件下,PBM11经过24h可完全降解200mg/L的3-PBA;添加低浓度的外源营养物质能够在一定程度上促进降解;Cu²⁺和     

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。     

食源米曲霉菌株的分离及其降解高效氯氰菊酯和3-苯氧基苯甲酸的特性研究

[目的]通过研究不同食源米曲霉菌株对高效氯氰菊酯(beta-cypermethrin,β-CP)及其必经代谢产物3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)的降解特性,了解不同菌株的降解共性及差异性,为农副产品和发酵食品的农残减除提供理论基础和食品用安全微生物资源.[方法]以发酵食品为菌源...     

耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌OXA-23-like基因的克隆和表达

扩增耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii) OXA-23-like基因,并表达纯化该蛋白,为深入研究鲍曼不动杆菌亚单位蛋白疫苗提供理论基础。从60份样品中分离并扩增出OXA-23-like基因,构建于p GEX-6p-1表达载体中,用BL21表达宿主细胞诱导表达并纯化蛋白;免疫印迹试验(Western blotting)验证OXA-23-like蛋白保守性。结果显示,成功构建pGEX-6p-1-OXA-23-like质粒,表达并纯化蛋白;Western blotting实验表明临床菌株OXA-23-like蛋白表达阳性。OXA-23-like基因和蛋白表达保守性高,具有免疫原性,是鲍曼不动杆菌疫苗良好的抗原靶点。     

3-苯氧基苯甲酸纳米抗体免疫磁珠的制备及其鉴定

基于纳米抗体(nanobody, Nb)的免疫磁珠,因其独特的性能在免疫检测、细胞分离、生物大分子纯化等领域受到广泛关注。但目前国内外缺乏对基于Nb与生物源性磁颗粒(bacterial magnetic particles, BMPs)和化学合成的磁颗粒(magnetic particles, MPs)构建的免疫磁珠性能差异的研究。本研究以3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid, 3-PBA)Nb作为研究对象,通过基因工程技术在其C-端引入半胱氨酸(cysteine, Cys),获得Nb-6His-Cys重组蛋白质。利用双功能交联试剂3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(N-succinimidyl-3-(2-pyridyldithiol)propionate, SPDP)将Nb-6His-Cys分别与BMPs和MPs进行偶联获得免疫磁珠,评价2种免疫磁珠的性能差异。结果表明,SPDP能够分别将Nb-6His-Cys定向固定在BMPs和MPs表面上;磁珠表征发现,BMP-Nb的水合粒径、电位和分散性均优于MP-Nb(BMP-Nb的水合粒径为68.43±2...     

菠菜14-3-3蛋白基因的克隆及硝酸盐胁迫下的表达分析

利用RT-PCR和RACE技术,从菠菜中首次获得了14-3-3蛋白基因的全长cDNA序列(GenBank登录号JX952165),命名为So14-3-3.该基因全长1 166 bp,开放阅读框801 bp,编码266个氨基酸.序列比对发现So143 3蛋白与其他植物14-3-3蛋白氨基酸序列一致性高达77.6％～84.7％.半定量RT-PCR表明,随NO3-胁迫处理时间的延长和浓度的增加,菠菜根和叶中So14-3-3基因的表达增强.实验构建了pGEX4T-So14-3-3原核表达载体,并通过IPTG诱导后获得分子量约为56 kD的蛋白.进一步的蛋白质印迹检测结果表明,随着NO3处理时间的延长和浓度的增加,So14-3-3蛋白表达也增加.该实验结果为进一步研究So14 3-3蛋白功能提供了基本的实验基础.     

3-苯氧基苯甲酸降解菌Sphingomonas sp. SC-1降解苯酚环境条件及其降解中间产物的研究

【目的】探究高效降解3-苯氧基苯甲酸(3-Phenoxybenzoic acid,3-PBA)的鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.) SC-1对苯酚的降解特性。【方法】采用HPLC测定微生物降解体系中苯酚残留量,考察环境条件对菌株SC-1降解苯酚的影响;分析不同培养时间苯酚降解体系混合样品的HPLC谱图,确定其降解中间产物。【结果】菌株SC-1能在基础盐培养基中以苯酚为唯一碳源和能源生长,在初始pH 7.0、30 °C条件下,24 h可完全降解100 mg/L苯酚;Cu2+、Ba2+、Mn2+等对其降解苯酚有不同程度的抑制作用;HPLC谱图分析,初步确定邻苯二酚是菌株SC-1降解苯酚的中间产物,且该菌株可在48 h内完全降解100 mg/L邻苯二酚。【结论】菌株SC-1对苯酚及邻苯二酚均有较强的降解能力,为完善3-PBA的降解途径及污染3-PBA或含酚废水或含酚农药残留的降解提供了数据参考。     

地衣芽孢杆菌WS-6 β-葡聚糖酶基因的克隆及表达

β-葡聚糖是植物细胞壁中结构性非淀粉多糖,存在于各种饲料农作物中。作为一种抗营养因子,β-葡聚糖使食糜具有很高的粘度,阻碍肠道消化液与食糜的混合,影响营养物质特别是蛋白质和脂肪的消化吸收,降低饲料的利用率。地衣芽孢杆菌分泌的β-葡聚糖酶可分解β-葡聚糖。在青贮发酵过程中,这种酶可降解大麦β-葡聚糖,有效提高家畜、家禽对饲料的利用率。从地衣芽孢杆菌WS-6中克隆到β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因并进行测序,将该基因与大肠杆菌表达载体pET32a进行连接,转化大肠杆菌BL21,使该基因得到了有效的表达,为进一步在食品级宿主菌中的表达奠定了基础。     

高山离子芥CbMAPK3基因克隆与原核表达

促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）在信号传导过程中发挥着重要的作用。以高山离子芥叶片为材料,利用RT-PCR法克隆到全长CbMAPK3基因cDNA,将其与大肠杆菌表达载体pET-30a连接,构建原核表达载体pET-30a-CbMAPK3,并转化大肠杆菌BL21,经IPTG诱导表达后,SDS-PAGE以及Western blot检测结果表明该基因表达了1个约46kD的蛋白,为进一步研究目的蛋白的结构和功能提供了实验基础。     

离子环境对Acinetobacter sp.ADP1的salR基因活性的影响

革兰氏阴性菌Acinetobacter sp.ADP1可以利用水杨酸作为惟一的碳源和能源生长,与这一代谢过程相关的基因为sal基因.利用sal基因启动子与细菌荧光素酶基因(lux)编码区融合而构建的工程菌Acinetobacter ADPWH_lux,通过定量测定活细胞发光度可以检测出salR基因在不同离子环境中的活性.本试验测定了不同浓度梯度的10种金属离子对处于指数期和稳定期的细菌的salR基因活性的影响.发光度检测表明重金属离子均会抑制指数期和稳定期的细菌的发光能力.RT-PCR试验也证明,凡能够抑制细菌发光能力的离子,均会抑制细菌的salA基因的转录.     

Isolation of biosurfactant producers, optimization and properties of biosurfactant produced by Acinetobacter sp. from petroleum-contaminated soil

Aims: To screen and identify biosurfactant producers from petroleum‐contaminated soil; to use response surface methodology (RSM) for medium optimization to enhance biosurfactant production; and to study the properties of the newly obtained biosurfactant towards pH, temperature and salinity. Methods and Results: We successfully isolated three biosurfactant producers from petroleum‐contaminated soil and identified them through 16S rRNA sequence analysis, which exhibit the highest similarities to Acinetobacter beijerinckii (100%), Kocuria marina (99%) and Kineococcus marinus (99%), respectively. A quadratic response model was constructed through RSM designs, leading to a 57·5% increase of the growth‐associated biosurfactant production by Acinetobacter sp. YC‐X 2 with an optimized medium: beef extract 3·12 g l^?1; peptone 20·87 g l^?1; NaCl 1·04 g l^?1; and n‐hexadecane 1·86 g l^?1. Biosurfactant produced by Acinetobacter sp. YC‐X 2 retained its properties during exposure to a wide range of pH values (5–11), high temperatures (up to 121°C) and high salinities [up to 18% (w/v) Na⁺ and Ca²⁺], which was more sensitive to Ca²⁺ than Na⁺. Conclusions: Two novel biosurfactant producers were isolated from petroleum‐contaminated soil. Biosurfactant from Acinetobacter sp. YC‐X 2 has good properties to a wide range of pH, high temperature and high salinity, and its production was optimized successfully through RSM. Significance and Impact of the Study: The fact, an increasing demand of high‐quality surfactants and the lack of cost‐competitive bioprocesses of biosurfactants for commercial utilization, motivates researchers to develop cost‐effective strategies for biosurfactant production through isolating new biosurfactant producers with special surface‐active properties and optimizing their cultural conditions. Two novel biosurfactant producers in this study will widen our knowledge about this kind of micro‐organism. This work is the first application of RSM designs for cultural optimization of biosurfactant produced by Acinetobacter genus and the first report that biosurfactant may be more sensitive to Ca²⁺ than Na⁺.     

海鲍分离微生物Acinetobacter sp.酯酶基因的表达和酶学性质

【目的】克隆源于海鲍内脏中一株不动杆菌Acinetobacter sp.的酯酶基因estA,并对其进行重组表达和性质研究。【方法】利用分子生物学技术克隆出酯酶基因estA并构建pPICZα-C-estA重组表达载体,并通过电转化方法将重组质粒转入毕赤酵母X33中;通过甲醇诱导培养重组菌获得重组酯酶,并对重组酯酶进行生化表征。【结果】克隆得到的estA基因序列全长912 bp,编码304个氨基酸;重组X33发酵上清液中酯酶酶活力达到1 200 U/L,重组酯酶的分子量约为33.7 kD;酶学性质研究表明重组酯酶催化底物对硝基苯乙酸乙酯水解反应的最适pH和温度为8.0和40?C,在pH 8.0-10.0温度及小于60?C时具有较好的稳定性。【结论】成功克隆了海洋来源的不动杆菌酯酶基因并在Pichia pastoris中实现了高效表达。     

一株高效烷烃降解菌Acinetobacter sp. LAM1007的分离鉴定及降解特性

【目的】挖掘高效烷烃降解菌,为后续石油烃污染修复工程提供优良菌种资源。【方法】以正十六烷为唯一碳源,将大庆石油污染土样中分离筛选到的高效烷烃降解菌经形态观察、生理生化试验、细胞化学组分及16SrRNA基因序列分析等方法进行初步鉴定与系统分类;同时通过单因素试验研究环境因素(温度、pH、接种量和转速)以及不同初始浓度的正十六烷(0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,体积比)对菌株降解效率的影响。【结果】筛选到一株高效烷烃降解菌LAM1007,经初步鉴定该菌株为不动杆菌属(Acinetobacter)。该菌株在添加正十六烷的无机盐培养基中的最适降解条件为:30°C,pH 7.0,接种量1%(体积比),转速180 r/min,在该条件下浓度为0.3%(体积比)的正十六烷60 h内降解率高达90%。【结论】菌株LAM1007是一株在石油烃污染修复方面极具应用潜力的高效烷烃降解菌。     

板栗咖啡酸氧甲基转移酶基因CmCOMT的克隆及原核表达

该研究根据板栗(Castanea mollissima Bl.)cDNA文库分析得到EST序列,采用RT-PCR技术,克隆板栗咖啡酸氧甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase,COMT)基因全长cDNA(CmCOMT),分析其编码蛋白的相关信息并进行原核表达研究,为板栗木质素合成关键酶基因CmCOMT的生物学功能研究与应用奠定基础。结果表明:(1)CmCOMT基因(GenBank登录号为KU365322)具有一个1 098bp开放阅读框(ORF),共编码365个氨基酸,推测蛋白分子质量为39.684 9kD,理论等电点为5.83,具有植物SAM依赖甲基转移酶的典型特征。(2)CmCOMT核苷酸序列及其编码氨基酸序列与垂枝桦(Betula pendula)和白桦(Betula platyphylla)的相应序列一致性均在90%以上;同源建模表明,CmCOMT的3D模型与苜蓿(Medicago sativa)MsCOMT的蛋白结构相似,推测其可能与MsCOMT具有相似的功能;系统发育树分析显示,CmCOMT与其他植物COMTs具有相同的进化祖先,与桦木科植物物种亲缘关系最近。(3)SDS-PAGE电泳分析表明,CmCOMT蛋白最佳诱导表达条件为0.3mmol/L IPTG在25℃下诱导6h,蛋白分子量约为44kD,其主要以可溶性蛋白的形式存在。     

3-Methylglutaconyl-CoA hydratase from Acinetobacter sp

Acinetobacter strain IVS-B aerobically grows on isovalerate as sole carbon and energy source. Isovalerate is metabolised via isovaleryl-CoA, an intermediate of the oxidative (S)-leucine degradation pathway. A 3-methylglutaconyl-CoA hydratase (EC 4.2.1.18) was purified 65-fold to apparent homogeneity from cell-free extracts of isovalerate-grown cells of Acinetobacter strain IVS-B. The enzyme was found to be a homotetramer (115.2 kDa) composed of four identical subunits of 28.8 kDa not containing any cofactors. The enzyme was shown to catalyse the hydration of (E)-glutaconyl-CoA (k _cat=18 s⁻¹, K _m=40 μM) and the dehydration of (S)-3-hydroxyglutaryl-CoA (k _cat=13 s⁻¹, K _m=52 μM), albeit with somewhat lower catalytic efficiencies as compared to the 3-methyl derivatives, 3-methylglutaconyl-CoA (k _cat=138 s⁻¹, K _m=14 μM) and (S)-3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (k _cat=60 s⁻¹, K _m=36 μM). Thus, the mechanistically simple syn-addition of water to the (E)-isomer of 3-methylglutaconyl-CoA of the leucine degradative pathway leading to the common intermediate (S)-3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA was assigned as the major physiological role to this enzyme. The amino acid sequence of 3-methylglutaconyl-CoA hydratase from Acinetobacter sp. was found to be related to over 100 prokaryotic enoyl-CoA hydratases (up to 50% identity), possibly all being 3-methylglutaconyl-CoA hydratases.An erratum to this article can be found at     

诺卡氏菌酰胺酶基因的分子克隆及在大肠杆菌中表达的初步研究

酰胺酶是一种重要的工业酶。利用生物信息学手段,在和已知酰胺酶基因序列分析比对的基础上,首次从Ncordiasp.YS-2002中成功地克隆得到酰胺酶基因ami,并对其基因序列及氨基酸序列的性质进行了分析。结果表明,所得酰胺酶基因ami片段大小共为1446bp,由启动子区、阅读框和回文结构终止区三部分构成。序列分析和进化树分析表明,Ncordiasp.YS-2002酰胺酶是一种比较特殊的酰胺酶,不含大多数酰胺酶共同具有的保守区序列。进一步将酰胺酶基因连接到pET-28a( )上,转入大肠杆菌BL21(DE3)中筛选获得重组菌株PEAB。酶活测定结果表明重组菌具有酰胺酶酶活,但较低,其原因可能是因为大量表达的产物主要以包涵体的形式存在。     

Degradation of p-benzyloxyphenol by Acinetobacter sp.

Abstract Acinetobacter sp. utilized p -benzyloxyphenol as sole carbon source and degraded it to p -hydroxybenzaldehyde, p -hydroxybenzoic acid, protocatechuic acid and catechol. The intermediates were identified by paper chromatography, TLC, IR, GC and HPLC. Acinetobacter sp. produced protocatechuate 3,4-dioxygenase and catechol 1,2-dioxygenase during the degradation of p -benzoloxyphenol.