微生物降解磺胺甲恶唑的研究进展

抗生素是一类难降解、低浓度就有高生态毒性效应的化合物,近年来被归为新型环境污染物,其环境残留与去除备受关注。作为广泛使用的抗生素之一,磺胺甲恶唑在水土环境中的残留量不断增加,检出率也越来越高。研究表明,磺胺甲恶唑是少数几种可被微生物降解的抗生素之一,微生物降解法是最具潜力的残留磺胺甲恶唑去除手段。本文总结了磺胺甲恶唑在土壤、沉积物、活性污泥、混合菌群、酶等条件下的降解及已分离的具有降解能力的单菌株对磺胺甲恶唑的降解情况,包括其降解效率、降解条件等,归纳了目前磺胺甲恶唑微生物降解的主要分类,并讨论了影响磺胺甲恶唑降解的两个特有因素。指出从分子生物学及生物信息学角度研究其降解途径,降解菌、降解菌群的人工构建及其在含磺胺甲恶唑污水处理中的应用与效果评价等应为今后磺胺甲恶唑生物降解与应用研究的重点。     

高效柴油降解菌Acinetobacter sp.W3分离鉴定及降解酶基因扩增分析

从柴油污染的海水样品中分离高效柴油降解细菌,分析菌株对柴油的降解能力及降解酶基因,为海洋柴油污染的生物修复奠定基础。选取浙江定海港柴油污染的海水样品,进行降解菌的富集培养;采用常规方法分离筛选高效柴油降解菌。利用革兰氏染色、形态学观察、生理生化鉴定及16S rDNA分析等方法对降解菌株进行种属鉴定。采用紫外吸收法测定菌株对柴油的降解率。采用PCR方法、核酸序列测定和比对,对其降解酶基因进行扩增分析。筛选出一株高效降解菌,形态学观察及生理生化鉴定初步确定为不动杆菌。16S rDNA序列分析及比对结果表明,其16S rDNA序列与威尼斯不动杆菌(Acinetobacter venetianus)属的序列同源性达到99.7%,命名为不动杆菌W3(Acinetobactersp.W3),该菌对柴油的7 d降解率达到84.7%。PCR方法从Acinetobactersp.W3菌株中的基因组DNA和质粒DNA上扩增到了大小为540 bp的烷烃羟化酶基因alkB和864 bp的CYP153A部分DNA片段,分别与Acinetobacter venetianus1-D-2的alkB和Acinetobactersp.OC4、Acinetobactersp.EB104的CYP153具有99%和98%的同源性。从定海港口柴油污染海水分离得到一株高效柴油降解菌Acinetobactersp.W3,该菌属于不动杆菌属,含有烷烃降解酶基因,能高效降解柴油污染物,有望应用于海水柴油污染的生物修复。     

高环多环芳烃降解菌的筛选及其降解特性

通过富集培养及平板升华法从本溪钢铁公司周边多环芳烃(PAHs)污染土壤中分离出7株PAHs降解菌。以芘和苯并[a]芘为底物进行摇瓶降解实验,结果表明:G1、G2和G3菌株对高环PAHs芘和苯并[a]芘均具有较强的降解能力。进一步研究此3株菌及混合菌对原状污染土壤中PAHs的降解能力,发现80 d时对总PAHs的降解顺序依次为:混合菌G2G1G3,其中混合菌对PAHs降解率较单菌分别提高了9.17%、11.49%和16.11%;4个处理对4~6环PAHs的降解率较对照组相比提高的倍数随着环数增加而增大;总PAHs的降解率与脱氢酶的活性呈正相关。电场影响G1、G2和G3菌株对PAHs降解,在1.0 V·cm~(-1)电场条件下,4环、5环及6环PAHs降解率较单纯微生物修复提高12.13%、13.35%和14.52%,说明3株菌具有较强的电场适应能力,可在高环PAHs污染土壤的电动-微生物修复中应用。形态学观察及16S rRNA序列比对分析表明,G1、G2、G3菌株分别为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)、苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)和无色杆菌属(Achromobacter sp.)。     

二氯喹啉酸降解菌MC-10的筛选、鉴定及其降解特性

【目的】为治理稻-烟轮作田块上茬土壤中二氯喹啉酸残留问题,筛选高效降解细菌菌株。【方法】通过富集培养和选择培养,从常年施用二氯喹啉酸的水稻田中筛选可以降解二氯喹啉酸的细菌;对其进行形态学观察、生理生化特征测定和16S r DNA序列系统发育鉴定。【结果】分离的降解菌株MC-10被鉴定为节杆属菌株(Arthrobacter sp.)。菌株MC-10在5%接种量p H 7、28℃时,对初始浓度为20 mg/L二氯喹啉酸7 d可降解90%以上。该降解菌的最佳降解条件为p H 7、30℃,二氯喹啉酸初始浓度在1-100mg/L间均有良好的降解效果;菌株MC-10在土壤中对二氯喹啉酸同样有良好的降解效果,温室内7 d对二氯喹啉酸污染土壤的修复率可达70%。【结论】菌株MC-10在二氯喹啉酸污染土壤和水质治理中具有潜在的应用前景。     

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。     

水产养殖水体附着生物对磺胺甲恶唑胁迫响应及其降解效应

研究通过模拟养殖水体,探究附着生物对磺胺甲恶唑(SMX)的胁迫响应及其对SMX的降解途径。结果表明,在5和10 mg/L SMX胁迫下,附着生物胞外聚合物(EPS)分泌较对照组增加31.3%和21.5%,抗氧化能力降低20.6%和31.8%,但生物量的积累没有显著差异。SMX使附着生物抗氧化系统受到损伤,并刺激其分泌更多胞外聚合物以提高耐受性。去除实验结果表明,附着生物会促进SMX的消减, 1 g/L附着生物在第14天对SMX的去除率为25.10%。主要降解中间产物有N4-乙酰基-磺胺甲恶唑(TP295)、对苯醌亚胺(TP107)、去砜基磺胺甲恶唑(TP189)和去氨基磺胺甲恶唑(TP238),键的断裂和苯环上氨基反应是SMX降解的两种主要途径。研究结果对评估SMX在养殖水体中的生态风险和利用附着生物去除SMX提供技术支撑。     

3株多环芳烃高效降解菌株的分离鉴定及降解特性

筛选分离降解多环芳烃(PAHs)的优势菌种对开展多环芳烃污染生态系统修复具有重要的现实意义。本研究以焦化厂周围受多环芳烃污染的土壤为菌源,经过富集培养驯化和平板分离,获得11株能降解多环芳烃的菌株。通过形态观察、生理生化特征及16S rRNA序列比对对菌株进行鉴定,筛选出3株PAHs高效降解菌,分别命名为DJ-3、DJ-8、DJ-10。经16S rRNA序列分析鉴定,DJ-3为假单胞菌属、DJ-8为克雷伯氏菌属、DJ-10为芽孢杆菌属。对菌株降解能力的研究表明,3株菌(DJ-3、DJ-8、DJ-10)培养7 d后对混合多环芳烃中菲(200 mg·L^-1)、芘(200 mg·L^-1)和萘(160 mg·L^-1)的降解率分别为48.9%～65.9%、38.9%～43.1%和57.6%～64.9%。3株菌对多环芳烃混合样品(1200 mg·L^-1)的降解率分别为49.1%、44.5%、53.9%,远高于其他8株筛选菌,为PAHs高效降解菌株。3种菌株两两之间和三者组合均无拮抗关系。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。     

咪唑乙烟酸降解菌的分离鉴定及降解条件优化

分离、鉴定除草剂咪唑乙烟酸降解菌IM9603并优化其降解条件。通过形态学,生理生化反应,16S r DNA初步鉴定该菌株分类地位,利用Box-Behnken优化该菌株对咪唑乙烟酸的降解条件。结果显示,初步鉴定该菌株属于表短杆菌属,在条件(p H5.5,温度26.2℃,接菌量1 m L(OD600=1))下降解能力最强,菌株IM9603在咪唑乙烟酸初始浓度为50 mg/L的条件下在7d内降解率可达93.08%。分离出的咪唑乙烟酸降解菌属于Brevibacterium epidermidis菌株,该菌株对咪唑乙烟酸具有较高的降解能力,在环境修复方面存在潜在的应用前景。     

一株耐低温石油烃降解菌的分离鉴定及其降解特性

目的:从污染环境中分离耐低温石油降解菌,并对其降解特性进行研究。方法:采用摇瓶富集培养和平板划线分离的方法,得到一株能以原油为碳源、能源生长的细菌菌株,采用分子生物学方法对该降解菌进行初步鉴定。结果:从天津大港油田污染土壤和水体中分离到一株耐低温石油降解菌DSY171,该菌株能够在10℃条件下,以石油为惟一碳源生长。经过对其形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析,初步鉴定该菌株归属红球菌属。菌株DSY171在低温条件下(10～15℃)12 d的石油降解率显著优于常温条件(20～30℃),原油降解率为60%左右;菌株DSY171的pH适应范围较广,初始pH值为6～9时均能代谢生长,但在偏碱性环境下(pH7～9)的代谢生长好于偏酸性环境(pH6～7)。除了降解石油外,菌株DSY171对柴油、食用油等不同碳源也均能够降解代谢,具有一定的碳源利用广谱性。结论:耐低温石油降解菌DSY171的分离及其降解特性的研究,为生物学方法解决低温环境石油污染问题提供了高效菌种,在环境微生物学理论研究和实践应用中具有一定的意义和价值。     

多环芳烃降解菌筛选及其降解特性

通过选择性富集培养,从辽河油田稠油污染土壤4号土样中,获得了能以高浓度菲(2000mg·L^-1)为唯一碳源和能源快速生长的优势菌系和优良菌株ZL5．16S rDNA核苷酸序列分析表明,ZL5菌株归类于鞘氨醇单胞菌属,分得的菌系和菌株有较强的降解菲能力,120h混合菌系降解了投加菲的95．28％,菌株降解了69．24％,但它们对芘的降解能力均较低,外加碳源葡萄糖可提高菌系和菌株的菲、芘降解能力,加量多。提高幅度大,但超过一定量。降解速率开始下降,表现出抑制效应。所以,应用时需控制适宜的浓度。     

一株敌草胺降解菌的分离鉴定及降解性能

为探讨酰胺类除草剂敌草胺的微生物降解机理和土壤中敌草胺降解的生物强化性能,从长期使用敌草胺的烟田土壤中分离到一株敌草胺降解细菌菌株,命名为LGY06.经形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析将其鉴定为蜡状芽孢杆菌.在纯培养条件下,菌株LGY06对敌草胺的降解符合一级动力学特征,7 d内对50 mg·L^-1敌草胺降解率达到75.7%;LGY06降解敌草胺的最适温度和最适pH值分别为35 ℃和8.0.通过气相色谱-质谱鉴定了菌株LGY06降解敌草胺的降解产物并分析了其降解途径,α-萘酚和丙酰胺是主要的降解产物,LGY06对敌草胺的作用方式主要有脱烷基、氧化(或水解),为矿化过程.室内模拟条件下,LGY06能有效促进土壤中敌草胺残留的降解,与未接种灭菌土、非根际土和根际土相比,敌草胺在接种LGY06土壤中的降解半衰期分别缩短了79.5%、36.6%和41.1%.     

一株高效广谱莠去津降解菌SB5的生长和降解特性

本研究采用富集培养技术自莠去津污染的活性污泥中分离筛选到一株具有降解三嗪类除草剂功能的菌株SB5,经形态学和16S rRNA基因分析将其初步鉴定为类节杆菌属细菌.其具有已知莠去津降解相关基因trzN、atzB及atzC.在培养基中添加葡萄糖、蔗糖、柠檬酸钠、酵母浸粉和蛋白胨可显著提高菌株SB5的生物量和对莠去津的降解效...     

嗜麦芽寡养单胞菌PX1的降解芘特性及定殖效能

为丰富多环芳烃降解菌菌种库、降低农作物的污染风险,本研究对一株可高效降解多环芳烃(PAHs)的植物内生菌进行筛选鉴定,并初步探究其降解途径以及定殖效能。结果表明: 菌株PX1为嗜麦芽寡养单胞菌。该菌株对多环芳烃的降解具有广谱性,7 d几乎可彻底降解PAH无机盐培养基中的萘,在分别含有50.0 mg·L^-1菲、20.0 mg·L^-1芘、20.0 mg·L^-1荧蒽和10.0 mg·L^-1苯并[a]芘的培养体系中,对菲、芘、荧蒽、苯并[a]芘的降解率分别为72.6%、50.7%、31.9%和12.9%。选取芘作为PAHs模型研究菌株PX1的降解特性。酶活性试验表明,芘可诱导菌株PX1体内邻苯二甲酸双加氧酶、邻苯二酚-1,2-双加氧酶和邻苯二酚-2,3-双加氧酶的活性。在芘降解过程中检测到4,5-环氧化芘、4,5-二羟基芘、龙胆酸/原茶儿酸、水杨酸、顺-己二烯二酸/2-羟粘糠酸半醛、顺-2′-羧基苯丙酮酸、1-羟基-2-萘甲酸、水杨醛等中间产物。浸种定殖试验表明,菌株PX1可高效定殖到空心菜和小麦体内,显著促进空心菜和小麦生长,并能够将空心菜、小麦体内及其生长基质中的芘浓度分别降低29.8%～50.7%、52.4%～67.1%和8.0%～15.3%。表明菌株PX1主要通过“水杨酸途径”和“邻苯二甲酸途径”降解芘,且可以定殖到植物体内,促进植物生长。     

高产中性蛋白酶菌株的筛选、优化及中试放大

为筛选分离得到具有高产中性蛋白酶能力的菌株,同时研究菌株的发酵条件,在牛粪、猪粪堆肥时期采集样品,在以干酪素为唯一碳源的固体培养基上筛选分离得到19株产蛋白酶菌株。选取其中1株产酶效果最好的菌株PC2,其水解圈D/d值为4.25,酶活为10.74 U·mL^-1。结合形态学、生理生化以及16S rDNA分子生物学鉴定结果,认定其为枯草芽孢杆菌,革兰氏阳性菌。进一步对其进行摇瓶和中试放大条件优化,LB培养基37℃活化24 h,干酪素发酵培养基30℃发酵48 h,转速为180 r·min^-1。中试放大具体参数:50 L种子罐180～240 r·min^-1,通气量20～30 L·min^-1。500 L发酵罐:添加1%小麦蛋白粉,100～180 r·min^-1,通气量10～25 L·min^-1。发酵结束活菌含量44.58亿·mL^-1,酶活29.48 U·mL^-1,是初始值的2.745倍。研究结果可为探究含中性蛋白酶菌株的微...     

假单胞菌胞外酶降解黄曲霉毒素B1的酶学性质

[背景]黄曲霉毒素B1(AflatoxinB1,AFB1)毒性强、污染普遍,目前尚无有效的防治办法.[目的]为了发掘高效的AFB1降解菌并探索其降解特性,对红树林污泥样品中一株AFB1降解菌株(HAI2)的酶学性质进行分析.[方法]以AFB1结构类似物为唯一碳源,筛选出一株高效的AFB1降解菌,利用16SrRNA基因测...     

玉米芯、竹炭及油枯吸附-海藻酸钠包埋施氏假单胞菌PFS-4对二氯喹啉酸的降解

采用玉米芯、竹炭及油枯吸附-海藻酸钠包埋对分离到的施氏假单胞菌PFS-4进行复合固定.采用正交试验对固定化条件进行优化,研究了固定化菌剂及游离菌体对二氯喹啉酸的降解效果.结果表明: 固定化菌剂制备的最佳条件为:海藻酸钠质量分数为4%、吸附载体比例(玉米芯∶竹炭∶油枯)为1∶2∶1、CaCl₂质量分数为3%、交联时间4 h.固定化菌剂在温度为30 ℃、初始pH=7的条件下,经6 d培养后,对浓度为800 mg·L^-1的二氯喹啉酸降解率为91.4%,而游离菌体的降解率为72.8%.将游离菌体和固定化菌剂用于实际污水及土壤处理时,固定化菌剂对水中及土壤中二氯喹啉酸去除率仍能分别达到84.2%和74.3%.研究结果表明,载体及其联结方式对土壤中二氯喹啉酸去除产生显著影响,翻动频率与土壤中二氯喹啉酸的去除率呈显著正相关.因此,玉米芯、竹炭及油枯吸附-海藻酸钠复合固定施氏假单胞菌PFS-4对不良环境具有较好的缓冲性能,对二氯喹啉酸污染水体及土壤原位生态修复具有潜力.     

Isolation and characterization of Halomonas sp. strain C2SS100, a hydrocarbon-degrading bacterium under hypersaline conditions

Aims:  To isolate and characterize an efficient hydrocarbon-degrading bacterium under hypersaline conditions, from a Tunisian off-shore oil field.
Methods and Results:  Production water collected from 'Sercina' petroleum reservoir, located near the Kerkennah island, Tunisia, was used for the screening of halotolerant or halophilic bacteria able to degrade crude oil. Bacterial strain C2SS100 was isolated after enrichment on crude oil, in the presence of 100 g l⁻¹ NaCl and at 37°C. This strain was aerobic, Gram-negative, rod-shaped, motile, oxidase + and catalase +. Phenotypic characters and phylogenetic analysis based on the 16S rRNA gene of the isolate C2SS100 showed that it was related to members of the Halomonas genus. The degradation of several compounds present in crude oil was confirmed by GC–MS analysis. The use of refined petroleum products such as diesel fuel and lubricating oil as sole carbon source, under the same conditions of temperature and salinity, showed that significant amounts of these heterogenic compounds could be degraded. Strain C2SS100 was able to degrade hexadecane (C₁₆). During growth on hexadecane, cells surface hydrophobicity and emulsifying activity increased indicating the production of biosurfactant by strain C2SS100.
Conclusions:  A halotolerant bacterial strain Halomonas sp. C2SS100 was isolated from production water of an oil field, after enrichment on crude oil. This strain is able to degrade hydrocarbons efficiently. The mode of hydrocarbon uptake is realized by the production of a biosurfactant which enhances the solubility of hydrocarbons and renders them more accessible for biodegradation.
Significance and Impact of the Study:  The biodegradation potential of the Halomonas sp. strain C2SS100 gives it an advantage for possibly application on bioremediation of water, hydrocarbon-contaminated sites under high-salinity level.     

厌氧微生物菌群XH-1对2,4,6-三氯苯酚的降解特性

有机污染物2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)普遍存在于地下水和河流底泥等厌氧环境中。为了探究厌氧微生物菌群XH-1对2,4,6-TCP的降解能力,本研究以2,4,6-TCP为底物,接种XH-1建立微宇宙培养体系,并以中间产物4-氯苯酚(4-CP)和苯酚为底物分别进行分段富集培养,利用高效液相色谱分析底物的降解转化,同时基于16S rRNA基因高通量测序分析微生物群落结构变化。结果表明: 2,4,6-TCP(122 μmol·L^-1)以0.15 μmol·d^-1的速率在80 d内被完全降解转化,降解中间产物分别为2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚和苯酚,所有中间产物最终在325 d被完全降解。高通量测序结果表明,脱卤杆菌和脱卤球菌可能驱动2,4,6-TCP还原脱氯,其中,脱卤球菌可能在4-CP的脱氯转化中发挥重要作用,并与丁酸互营菌和产甲烷菌联合作用彻底降解2,4,6-TCP。     

焦化厂地肤根内解芘细菌的筛选及促生潜力

从多环芳烃耐受植物根内分离具多环芳烃降解功能的内生细菌并研究其促生特性,为内生菌协同宿主植物修复多环芳烃污染土壤提供基础.以长期受多环芳烃污染的焦化厂区生长的地肤为材料,从其根内分离出以芘和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源和氮源的内生细菌8株.通过芘降解试验,筛选得到3株高效芘降解内生细菌KSE4、KSE7和KSE8,经鉴定分别为芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇菌属.通过液体培养试验,研究了3株菌在芘胁迫下产ACC脱氨酶的能力和对地肤种子萌发的影响.结果表明: 随着芘浓度(0~15 mg·L^-1)的升高,ACC脱氨酶活性降低,其中KSE7的效果最好,在芘浓度为15 mg·L^-1时,地肤发芽率和芽长分别比对照提高了44.8%和61.1%,在地肤-微生物修复焦化厂污染土壤的修复中具有一定的应用潜力.