芳香族污染物降解菌的分離及降解機(jī)理研究.pdf

1、含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族化合物普遍存在于自然環(huán)境中，同時(shí)也包含了許多人工合成的化工原料，廣泛應(yīng)用于工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。芳香族化合物種類繁多且使用量大，部分芳香族化合物在環(huán)境中長期殘留，對生態(tài)環(huán)境及人體健康形成了巨大的威脅。微生物降解因其高效、低成本和安全的特點(diǎn)成為污染環(huán)境生物修復(fù)的主要方式。
　　本研究從長期受芳香族化合物污染化工廠廢水處理池的淤泥中分離獲得一株對硝基苯酚降解菌YC-RL1，該菌株能在60小時(shí)將100 mg/L的對

2、硝基苯的降解96.2％。通過菌落形態(tài)與菌體形態(tài)觀察、BIOLOG分析及16S rDNA序列的系統(tǒng)發(fā)育分析，將菌株YC-RL1鑒定為節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.YC-RL1）。通過單因素分析研究了不同環(huán)境條件對菌株降解對硝基苯酚能力的影響，結(jié)果表明菌株YC-RL1對培養(yǎng)溫度(20～40℃)、初始pH(6～9)及鹽離子濃度(＜70 g/L)都具有較寬的耐受范圍，適當(dāng)添加葡萄糖可顯著提高菌株的降解能力(≤7.5 g/L)，培養(yǎng)轉(zhuǎn)速

3、及菌株的接種量對降解無顯著影響。利用響應(yīng)面分析方法對顯著影響菌株降解能力的因素（培養(yǎng)溫度、初始pH及葡萄糖添加）進(jìn)行了優(yōu)化，獲得了最優(yōu)降解條件為初始pH7.5、培養(yǎng)溫度30℃并額外添加5.3 g/L葡萄糖。底物譜分析表明，菌株YC-RL1可高效降解對二甲苯、聯(lián)苯、雙酚A、菲和萘。通過高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析檢測了菌株YC-RL1降解對硝基苯酚過程中產(chǎn)生的代謝中間產(chǎn)物，確定了菌株YC-RL1通過偏苯三酚將對硝基苯酚徹底降解并利用。通過模擬

4、土壤修復(fù)及發(fā)酵罐模擬廢水處理探索了菌株的實(shí)際應(yīng)用潛能，結(jié)果表明菌株具有良好的應(yīng)用潛能。菌體的結(jié)構(gòu)特征表明菌株YC-RL1具有趨化性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（頂生鞭毛），通過平板趨化性及土壤趨化性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了菌株對對硝基苯酚的趨化性。
　　采用第三代測序技術(shù)（PacBio測序平臺）對菌株YC-RL1的全基因組序列進(jìn)行了測定，獲得了菌株的全基因組序列(CP013297)。菌株YC-RL1含有一個環(huán)狀基因組(3.8 Mb，G+C含量64.26％)和兩個

5、質(zhì)粒（plasmid01，112Kb，G+C含量57.81％; plasmid02，59Kb，G+C含量58.96％）。對基因組中編碼序列(CDS)進(jìn)行預(yù)測得3，578個CDS，其中3，469個CDS被注釋到公共數(shù)據(jù)庫(COG、GO、KEGG等)。通過比較基因組學(xué)分析對參與芳香族化合物降解的基因，尤其是苯環(huán)雙加氧酶基因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，獲得5個編碼苯環(huán)雙加氧酶的基因，涉及兒茶酚、聯(lián)苯、原兒茶酸和對硝基苯酚的降解過程。通過代謝產(chǎn)物分析獲得