转座子标签法突变呋喃丹降解菌CFDS-1

通过接合使供体大肠杆菌DH5α中的质粒pSC123上的转座子插入到受体菌CFDS-1基因组DNA中,以引起该菌株的基因插入突变。利用转座子上的卡那霉素抗性基因和呋喃丹降解过程中红色物质的产生与否初步筛选出6株突变株,分别命名为CFDS—M1～CFDS—M6。紫外扫描和气谱检测结果进一步证明这些突变子确实失去了对呋喃丹的降解能力。根据转座子的序列设计引物,以6株突变株的基因组DNA为模板进行PCR扩增,并对PCR产物进行限制性酶切分析,结果表明这些突变子中呋喃丹降解基因的失活就是由于转座子的插入而导致的。     

纤维素高效降解菌YN1的筛选及其降解特性

为了获得降解天然纤维素的微生物菌株,并用于农田秸秆腐熟及竹林地稻壳促腐。从牛羊粪堆肥中筛选出一株纤维素降解菌YN1,对其进行了形态和系统发育分析;测定了YN1的液、固体发酵酶活;进行了YN1对纤维素的失重测定;对YN1在纤维素表面上的定殖及其对纤维素的降解进行了电镜观察。经菌株形态分析和ITS基因序列分析,将YN1鉴定为曲霉(Aspergillussp.);在YN1菌株的液体发酵培养第3天,内切酶、外切酶、β-糖苷酶和总纤维素酶活性都达到最大值,分别为95.7、14.6、20.5和26.6U/mL,固体发酵培养第5d各酶活均达到峰值,依次为1192.2、100.6、136.9和210.7U/g;在失重测定中,YN1在7d内可降解41.87%的秸秆,31.59%的稻壳;在扫描电镜下可明显观察到YN1对滤纸、秸秆和稻壳的降解。YN1可有效降解天然纤维素,对农田秸秆腐熟及竹林地稻壳促腐具有较好的应用前景。     

微生物降解呋喃丹的研究进展

呋喃丹(2,3-二氢-2,2-二甲基-7-苯并呋喃基甲氨基甲酸酯)是一种曾被广泛应用于农业生产的氨基甲酸酯类杀虫剂。虽然呋喃丹现在是我国的限制使用农药品种,但是它的残留仍然破坏生态环境和威胁人体健康。微生物降解是消除环境中呋喃丹污染的有效手段,但是目前对微生物降解呋喃丹的分子机制还未阐明。本文从微生物菌株资源、降解途径、关键酶和基因等几个方面综合阐述了国内外对微生物降解呋喃丹的最新研究进展,为呋喃丹污染环境的生物修复提供参考。     

柴油降解基因工程菌的构建及降解特性

【目的】构建柴油降解基因工程菌,提高柴油降解速率,研究p450基因在柴油降解过程中的作用。【方法】将Alcanivorax borkumensis SK2的p450基因合成后,连接至烷烃响应表达载体p Com8中,构建该基因的表达载体p450-SK2/p Com8,并将其转入大肠杆菌DH5α中,通过SDS-PAGE检测该基因在大肠杆菌DH5α中的表达,并将重组质粒p450-SK2/p Com8转入柴油降解菌Acinetobacter sp.Y9中,构建基因工程菌p450-SK2/Y9,研究工程菌p450-SK2/Y9对柴油的降解特性及p450基因在构建的工程菌p450-SK2/Y9中的表达。【结果】PCR、酶切及测序结果表明重组质粒p450-SK2/p Com8构建正确。当柴油诱导浓度大于1%时,目的基因在大肠杆菌DH5α中的蛋白表达量较大,且随着诱导时间的延长而呈增加趋势。通过PCR检测构建的基因工程菌p450-SK2/Y9中的p450基因表明,工程菌构建正确,利用单菌株降解柴油时,宿主菌Y9与工程菌p450-SK2/Y9的柴油降解效率未见明显差异,但工程菌p450-SK2/Y9在构建的菌群中对柴油降解的促进效果明显。SDS-PAGE结果表明,p450基因在构建的工程菌p450-SK2/Y9中能得到准确表达,在混合菌中的表达量高于单菌株。【结论】柴油降解基因工程菌在混合菌群中对柴油降解具有促进作用,而在单菌株情况下未见促进作用,且p450基因的蛋白表达在混合菌中也高于单菌株,这对于提高柴油的降解速率及研究p450基因在柴油降解过程中的作用机理具有一定意义。     

转座子标签法突变呋喃丹降解菌CFDS-1*

通过接合使供体大肠杆菌DH5α中的质粒pSC123上的转座子插入到受体菌CFDS1基因组DNA中,以引起该菌株的基因插入突变。利用转座子上的卡那霉素抗性基因和呋喃丹降解过程中红色物质的产生与否初步筛选出6株突变株,分别命名为CFDSM1～CFDSM6。紫外扫描和气谱检测结果进一步证明这些突变子确实失去了对呋喃丹的降解能力。根据转座子的序列设计引物,以6株突变株的基因组DNA为模板进行PCR扩增,并对PCR产物进行限制性酶切分析,结果表明这些突变子中呋喃丹降解基因的失活就是由于转座子的插入而导致的。     

锐劲特降解菌株R-2的分离、鉴定及降解特性

从长期受锐劲特污染的农药厂活性污泥中分离到一株锐劲特降解菌株R-2, 根据其生理生化特征和16S rRNA基因序列同源性分析, 将该菌株鉴定为Paracoccus sp.。菌株R-2能以锐劲特为唯一碳源生长, 在含有50 mg/L的锐劲特的基础盐培养基中, 3 d的降解率达到85%。菌株R-2降解锐劲特的最适温度为30 °C, 最适pH值为6.0?7.0, 其降解锐劲特的效率与锐劲特初始浓度呈负相关。添加0.1 mmol/L的Zn2+或Fe3+能够显著促进菌株对锐劲特的降解。灭菌与非灭菌土壤降解试验表明, 菌株R-2均可以在10 d内降解63.4%?71.2%的100 μg/g的锐劲特。     

有机磷农药降解菌及其基因工程研究新进展

有机磷农药是目前我国使用量最大的农药,对农业的发展有重要的作用,但同时造成了严重的环境污染.利用微生物及其产生的降解酶来降解农药是行之有效的方法.随着分子生物学技术的深入利用,农药的微生物降解已在基因工程领域取得了很大进展.本文综述了有机磷农药降解微生物的筛选、降解酶和基因的克隆、基因工程菌的构建以及应用等几个方面的研究进展.     

甲基对硫磷降解菌假单胞菌WBC-3的筛选及其降解性能的研究

从农药污染土样中分离出的一株细菌具有彻底降解甲基对硫磷的能力。该菌经生理生化特性分析和16S rDNA序列同源性分析,鉴定为假单胞菌属,命名为Pseudomonas sp.WBC\|3。该菌在pH7～8、温度23℃～30℃范围内均生长良好,对甲基对硫磷的耐受浓度在单纯无机盐培养基中可达到800mg/L,在含有01%葡萄糖的培养基中可达到2000mg/L。该菌能够以甲基对硫磷作为唯一碳源、氮源,将其彻底降解作为生长基质,对于300mg/L甲基对硫磷的降解速度达15mg/L\5h,于22h后达到其稳定生长期。该菌对于多种有机磷农药及部分芳烃类化合物具有生化代谢能力。从该菌的细胞周质组分中纯化出的有机磷水解酶在SDSPAGE胶上显示为分子量约为33.5×103的条带。     

有机磷农药敌百虫多菌株复合系降解菌的降解特性研究

从受有机磷农药污染的土壤中驯化筛选出3株能够降解敌百虫的菌株MD-1、MD-2、MD-3,经初步鉴定分别为假单孢菌属、节杆菌属和青霉菌属。本课题拟对单一菌株以及各种不同组合复合体系之间的降解特性差异进行对比研究。实验结果表明:在一定条件下,复合体系的降解效率通常高于单一降解菌。但是如果复合体系存在拮抗作用的时候,复合体系降解效率可能比单一菌株的降解效率还要低。     

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。     

合成生物聚合物的重要微生物资源-鞘氨醇单胞菌

摘要：鞘氨醇单胞菌属的许多菌株能够合成结冷胶、沃仑胶、迪特胶等多种结构相似,物理性能多样的生物聚合物,统称为鞘氨醇胶。目前,结冷胶已经大规模的生产和应用,由于鞘氨醇单胞菌属的提出仅有十几年的历史,其他种类鞘氨醇胶的研究和开发才刚刚起步。本文综述了鞘氨醇单胞菌属分类研究的最新进展,以及鞘氨醇胶的结构、特性、生物合成途径、分子遗传学和基因工程的研究现状,并对今后的研究重点和方向进行了展望。     

好氧条件下Sphingomonas sp．XJ1降解DBP途径的研究

在三角瓶中采用Sphingomonas sp．XJ1对邻苯二甲酸丁酯（DBP）进行好氧降解,以考察DBP的降解途径。分别对降解16h、32h和40h的DBP样品进行代谢产物分析,可判定保留时间为4．79min和5．11min所对应的代谢产物分别为原儿茶酸和邻苯二甲酸。由此可知,菌株Sphingomonassp．XJ1对DBP的降解遵循DBP好氧生物降解途径的一般途径。即在菌株XJI的作用下,DBP首先水解为MBP,继而水解为PA,经由PCA最终完全降解为CO2和H2O。     

Identification of novel metabolites in the degradation of phenanthrene by Sphingomonas sp. strain P2

Sphingomonas sp. strain P2, which is capable of utilizing phenanthrene as a sole carbon and energy source, was isolated from petroleum-contaminated soil in Thailand. Gas chromatography-mass spectrometry and (1)H and (13)C nuclear magnetic resonance analyses revealed two novel metabolites from the phenanthrene degradation pathway. One was identified as 5,6-benzocoumarin, which was derived by dioxygenation at the 1- and 2-positions of phenanthrene, and the other was determined to be 1,5-dihydroxy-2-naphthoic acid. Other metabolites from phenanthrene degradation were identified as 7, 8-benzocoumarin, 1-hydroxy-2-naphthoic acid and coumarin. From these results, it is suggested that strain P2 can degrade phenanthrene via dioxygenation at both 1,2- and 3,4-positions followed by meta-cleavage.     

好氧条件下Sphingomonassp.XJ1降解DBP途径的研究

在三角瓶中采用Sphingomonas sp.XJ1对邻苯二甲酸丁酯(DBP)进行好氧降解,以考察DBP的降解途径。分别对降解16h、32h和40h的DBP样品进行代谢产物分析,可判定保留时间为4.79min和5.11min所对应的代谢产物分别为原儿茶酸和邻苯二甲酸。由此可知,菌株Sphingomonas sp.XJ1对DBP的降解遵循DBP好氧生物降解途径的一般途径。即在菌株XJ1的作用下,DBP首先水解为MBP,继而水解为PA,经由PCA最终完全降解为CO2和H2O。     

Sphingomonas sp. strain KA1, carrying a carbazole dioxygenase gene homologue,degrades chlorinated dibenzo-p-dioxins in soil

Hybridization analysis showed that a newly isolated carbazole (CAR)-degrading bacterium Sphingomonas sp. strain KA1 did not possess the gene encoding the terminal oxygenase component (carAa) of CAR 1,9a-dioxygenase at high homology (more than 90% identity) to that of another CAR-degrader, Pseudomonas resinovorans strain CA10. However, PCR experiments using the primers for amplifying the internal fragment of the carAa gene (810 bp for strain CA10) showed that a PCR product of unexpected size (1100 bp) was amplified. Sequence analysis revealed that this DNA region contained the portion of two possible ORFs, which showed moderate homology to CarAa and CarBa from strain CA10 (61% and 40% identities at the amino acid level, respectively). Inoculation of strain KA1 into dioxin-contaminated model soil resulted in 96% and 70% degradation of 2-mono- and 2,3-dichlorinated dibenzo-p-dioxin, respectively, after 7-day incubation.     

鱼腥藻7120遗传转化的研究进展

鱼腥藻7120作为模式生物被广泛用于光合、固氮、进化、代谢等基本生命现象的研究。近几年, 对其基因工程的研究使人们看到它在医药、环保、能源等方面的应用潜力, 但表达效率低是其发展的瓶颈。为了提高其表达效率, 研究者从鱼腥藻7120的载体(包括启动子、复制子、选择标记基因等)的改进、目的基因的优化(密码子和SD序列)、宿主的改善、转化方法的改变等方面进行了大量探索, 除了用于功能基因的研究, 已经有几十个外源基因在鱼腥藻7120中表达。除了研究载体, 诱变鱼腥藻7120形成有利于外源基因表达的突变体和摸索转基因蓝藻最佳生长条件和表达条件, 可能是新的发展方向。     

鞘氨醇单胞菌TP-3合成新型生物聚合物Ss的发酵条件优化

鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)TP-3能合成一种具有增稠性、假塑性、成凝胶特性和乳化性能的新型生物聚合物Ss。运用单因素实验和均匀设计法对菌株TP-3合成聚合物Ss的发酵条件进行优化, 实验结果表明, 培养基组成为葡萄糖41.2 g/L, 豆饼粉2.0 g/L, NaCl 0.85 g/L, K2HPO4 1.46 g/L, MgSO4 0.12 g/L, MnCl2 0.0075 g/L, FeSO4 0.002 g/L, 初始pH为7.0, 在27°C, 180 r/min的条件下摇床培养60 h, 聚合物Ss的产量达到21.5 g/L。该聚合物生产成本低, 在油田开发中极具应用前景。     

Isolation and characterization of genes encoding polycyclic aromatic hydrocarbon dioxygenase from acenaphthene and acenaphthylene degrading Sphingomonas sp. strain A4

Sphingomonas sp. strain A4 is capable of utilizing acenaphthene and acenaphthylene as sole carbon and energy sources, but it is unable to grow on other polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). The genes encoding terminal oxygenase components of ring-hydroxylating dioxygenase (arhA1 and arhA2) were isolated from this strain by means of the ability to oxidize indole to indigo of the Escherichia coli clone containing electron transport proteins from phenanthrene-degrading Sphingobium sp. strain P2. The translated products of arhA1 and arhA2 exhibited moderate sequence identity (less than 56%) to large and small subunits of dioxygenase of other ring-hydroxylating dioxygenases. Biotransformation with recombinant E. coli clone revealed the broad substrate specificity of this oxygenase toward several PAHs including acenaphthene, acenaphthylene, naphthalene, phenanthrene, anthracene and fluoranthene. Southern hybridization analysis revealed the presence of a putative arhA1 homologue on a locus different from that of the arhA1 gene. Insertion inactivation of the arhA1 gene in strain A4 suggested that the gene but not the putative homologue one was involved in the degradation of acenaphthene and acenaphthylene in this strain.     

三氯卡班降解菌株Sphingomonas sp. YL-JM2C中多个邻苯二酚双加氧酶的功能

【目的】研究Sphingomonas sp.YL-JM2C菌株的生长特性,确定以三氯卡班作为碳源的生长情况。挖掘菌株YL-JM2C潜在的邻苯二酚1,2-双加氧酶及邻苯二酚2,3-双加氧酶基因,在大肠杆菌(Escherichia coli)中异源表达邻苯二酚双加氧酶基因并研究其酶学性质。【方法】优化S.sp.YL-JM2C菌株以三氯卡班作为碳源时的培养条件,并利用全自动生长曲线测定仪测定菌株生长情况,绘制生长曲线。通过生物信息学方法挖掘潜在的邻苯二酚双加氧酶基因,并分别在Escherichia coli BL21(DE3)中进行异源表达,通过AKTA快速纯化系统纯化蛋白,分别以邻苯二酚、3-和4-氯邻苯二酚为底物检测重组蛋白的酶学特性。【结果】菌株在pH为7.0-7.5时生长最优。在以浓度为4-8 mg/L的三氯卡班做为底物时,菌株适宜生长。当R2A培养基仅含有0.01%酵母提取物和无机盐时,加入终浓度为4 mg/L的三氯卡班可促进菌株生长。挖掘到6个潜在的邻苯二酚双加氧酶基因stcA1、stcA2、stcA3、stcE1、stcE2和stcE3,表达并通过粗酶液分析证明其中5个基因stcA1、stcA2、stcA3、stcE1和stcE2编码的酶均具有邻苯二酚双加氧酶和氯邻苯二酚双加氧酶的活性;纯化酶的底物范围研究揭示了StcA1、StcA2和StcA3均属于Ⅱ型邻苯二酚1,2-双加氧酶,StcE1和StcE2为两个新型邻苯二酚2,3-双加氧酶;它们酶动力学分析研究证明了5个酶对邻苯二酚的亲和力和催化效率最高,4-氯邻苯二酚次之。【结论】在同一菌株中发现了5个具有功能的邻苯二酚双加氧酶基因,stcA1、stcA2和stcA3编码的酶均属于Ⅱ型邻苯二酚1,2-双加氧酶,stcE1和stcE2为两个新型邻苯二酚2,3-双加氧酶编码基因。5个酶均具有催化邻苯二酚和氯邻苯二酚开环反应的功能,这为更好地理解微生物基因组内代谢邻苯二酚及其衍生物氯代邻苯二酚基因的多样性奠定了基础。