降解有機(jī)氯農(nóng)藥林丹功能的固氮藍(lán)藻篩選及機(jī)理研究.pdf

1、持久性有機(jī)氯農(nóng)藥林丹殘留污染的原位生物修復(fù)機(jī)制是我國(guó)污染生態(tài)修復(fù)科學(xué)研究的重要問題之一。本研究以有機(jī)氯農(nóng)藥林丹為目標(biāo)污染物,以固氮功能藍(lán)藻魚腥藻屬和念珠藻屬多種藻株為模式對(duì)象,試圖篩選出具有降解林丹功能的固氮藻種,并在闡明其降解的化學(xué)機(jī)理以及環(huán)境因子調(diào)控作用的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步揭示有機(jī)氯農(nóng)藥林丹脅迫下固氮藍(lán)藻脫氯的分子解毒機(jī)理。
　　 實(shí)現(xiàn)了人工植物氣候室培養(yǎng)4種固氮魚腥藻屬和念珠藻屬的藍(lán)藻,培養(yǎng)條件如下:采用BG11培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)

2、,光照強(qiáng)度為19951ux,培養(yǎng)溫度為25℃,光暗比為12h∶12ho以固氮藍(lán)藻葉綠素a和藻膽蛋白含量為評(píng)價(jià)指標(biāo),針對(duì)固氮藍(lán)藻對(duì)林丹的耐受性實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)林丹的暴露劑量大于2mg/L時(shí),固氮藍(lán)藻的生物量顯著下降,但能夠較好的耐受林丹2mg/L的暴露劑量,暴露組(9.47±0.51mg/L)相比于對(duì)照組(9.76±0.32mg/L)無顯著差異p＜0.05)。
　　 以固氮魚腥藻A.azaotica為模型,研究了固氮藍(lán)藻降解有機(jī)氯農(nóng)藥

3、林丹的化學(xué)機(jī)理。結(jié)果表明,固氮魚腥藻A.azaotica能夠有效的降解林丹,對(duì)于起始濃度均為2mg/L的林丹,5天降解率為66.1％,降解反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,其降解半衰期為3.19天;在降解過程中,固氮藍(lán)藻葉綠素a含量增加,同時(shí)溶液中氯離子的含量均大于70％,表明在該起始劑量下,其生長(zhǎng)活性并不受林丹抑制;經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用分析,在林丹降解中間產(chǎn)物的檢測(cè)中檢測(cè)到γ-五氯環(huán)己烯,表明A.azaotica在降解林丹過程中,首先在體內(nèi)表達(dá)脫氯酶降解

4、林丹脫去-分子氯化氫是該固氮藍(lán)藻降解林丹的主要分子途徑。
　　 通過對(duì)固氮藍(lán)藻降解林丹過程中環(huán)境因子的調(diào)控進(jìn)行研究,結(jié)果表明,固氮魚腥藻能夠在25-30℃范圍內(nèi)很好的降解林丹,且隨著培養(yǎng)溫度的升高,降解林丹的效率逐漸上升,三個(gè)溫度下的降解效率分別為45.8％,56.2％,67.3％;固氮魚腥藻能夠在光強(qiáng)為995-2960lux范圍內(nèi)很好的降解林丹,且隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng),林丹的降解率逐漸上升,三個(gè)光照強(qiáng)度下林丹的降解效率分別為48

5、.8％,50.6％,61.7％;硝態(tài)氮作為單一的氮源能夠更好的降解林丹,相對(duì)于氮?dú)庾鳛榈?其降解林丹的效率增加了44.6％。綜上表明環(huán)境因子對(duì)固氮藍(lán)藻降解林丹過程的調(diào)控作用較為明顯。
　　 對(duì)林丹降解組與對(duì)照組脫氯功能藍(lán)藻進(jìn)行了差異蛋白研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了60個(gè)變化倍數(shù)大于1.5倍或者小于0.67倍的差異蛋白點(diǎn)(三個(gè)重復(fù)的t檢驗(yàn)均小于0.05)。通過對(duì)差異蛋白的鑒定和功能分析,發(fā)現(xiàn)甲醛活化酶（差異341.8倍）、烯醇酶（差異9.4

6、倍）、肌動(dòng)蛋白（差異8.1倍）、熱激蛋白（差異13.7倍）、ATP合成酶β亞基（差異304.5倍）、ATP轉(zhuǎn)運(yùn)子（差異739.4倍）等蛋白的表達(dá)發(fā)生顯著上調(diào),而NADPH脫氫酶（差異0.31倍）、過氧化物酶（差異0.0023倍）和超氧化物歧化酶（差異0.13倍）等功能蛋白的表達(dá)發(fā)生顯著下調(diào)。此外,在降解組樣品中還新發(fā)現(xiàn)了AIP合成酶的亞基以及氨基酸轉(zhuǎn)動(dòng)蛋白的表達(dá)。推測(cè)固氮藍(lán)藻脫氯過程的信號(hào)通路為:(1)林丹脅迫后藍(lán)藻體內(nèi)的熱激蛋白HSP