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《浙江工业大学》 2015年
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尼古丁降解菌Pusillimonas sp.T2的筛选、鉴定、降解特性及代谢途径的初步研究

温荣提  
【摘要】:尼古丁是一种会使人上瘾或产生依赖性的生物碱,其进入人体会引起多种疾病,包括肺癌、口腔癌、食道癌、心血管病和胃功能障碍等。我国烟民数量之多,烟草生产及加工产业之庞大,产生了大量含高浓度尼古丁的烟草废弃物,给环境带来了极大的安全隐患。微生物作为环境污染物降解的主力军,其在环境修复中的应用一直被认为是高效、可靠和环境友好的。因此,发现具尼古丁降解功能的微生物,研究其降解特性及机理,探索其“变废为宝”的内在规律,是符合我国可持续性发展战略要求的,具有重大的理论意义和应用价值。本研究从杭州一农药厂的活性污泥中筛选得到两株尼古丁降解菌,并选取其中降解能力更强的菌株作为本次研究的对象,命名为T2。根据其生理生化特性及其16S rDNA基因序列同源性分析,鉴定为极小单胞菌(Pusillimonas)。这是在该菌属里首次发现具有尼古丁降解能力的菌株。对T2降解特性的研究结果显示菌株T2降解尼古丁的最佳条件为:pH 7.0左右,温度30℃左右,接种量100%左右,尼古丁初始浓度500 mg/L左右。本研究利用紫外扫描法(UV)、高效液相色谱法(HPLC)和高效液相色谱-质谱联用法(LC-MS)共检测到六种中间代谢产物,分别为6-羟基尼古丁(6HN),6-羟基-N-甲基麦斯明(6HMM),6-羟基假氧化尼古丁(6HPON),6-羟基-3-琥珀酸吡啶(HSP),2,5-二羟基吡啶(2,5-DHP)和2,6-二羟基吡啶(2,6-DHP)。之前未见报道有中间产物2,5-DHP(吡咯烷途径产物)和2,6-DHP(吡啶途径产物)同时出现在同一菌株代谢过程中,由此我们推测T2的尼古丁降解途径可能是一条吡啶-吡咯烷结合的新途径。进一步的降解实验显示,以尼古丁、6HPON或HSP为底物时降解液的颜色分别为蓝、灰蓝和绿。菌株T2以6HPON作为唯一碳源时,检测到产物HSP,2,5-DHP和2,6-DHP。在菌株T2的粗酶液中还分别检测到HSP水解酶和2,6-DHP氧化酶活性,酶活性大小分别为0.087和0.012 U/mg蛋白。这些结果进一步证明:T2先将尼古丁降解成6HN,继而6HN转变为6HMM,接着6HMM自发水解生成6HPON,然后6HPON分别通过吡啶途径和吡咯烷途径降解成2,6-DHP以及HSP和2,5-DHP。这是一条新型的尼古丁降解途径,即吡啶-吡咯烷结合途径。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X172;X795

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