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近海原位环境和深海低温环境中多环芳烃(PAHs)降解菌多样性的研究

陈亮  
【摘要】: 由于多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)具有“致癌”、“致畸”、“致突变”的毒性和难以降解的特点,对人类健康和生态安全构成了严重危害。海洋生境多种多样,不同生境可能对PAHs降解菌的选择性不同,从而表现出降解菌的多样性。本文通过原位富集或模拟原位条件富集对不同近海环境(厦门港和北部湾)以及大洋深海水体中PAHs降解菌的多样性进行了研究,获得以下结果。 (1)厦门近海水体中菲降解菌的多样性:以菲为PAHs代表,以涂有菲晶体的聚氯乙烯(PVC)板为载体,在厦门国际邮轮码头近海水体中原位富集7d后,通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)和16S rRNA基因文库这两种分子生态学方法分析了涂有菲和未涂菲的PVC板上吸附菌群。结果表明,在原位环境中解环菌(Cycloclasticus)是菲降解菌群中的优势菌,它的克隆子数量占到总克隆子数的一半。 (2)北部湾沉积物中PAHs降解菌的多样性:以萘、菲和芘混合物作为唯一碳源和能源对北部湾沉积物样品中PAHs降解菌进行了富集。分离得到32株菌,主要归属于γ-变形菌纲假单胞属(Pseudomonas)、海杆菌属(Marinobacter)、食烷菌属(Alcanivorax)和α-变形菌纲的新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)。采用DGGE和16S rRNA基因文库两种方法对其中两个富集菌群结构进行了分析。在站点7#的PAHs降解菌群中假单胞菌是优势菌,它的克隆子数占总克隆子数的67%。而在站点表层2的PAHs降解菌群中新鞘氨醇菌是优势菌,它的克隆子数占总克隆子数的60%。从表层2的PAHs降解菌群中分离到一株新鞘氨醇菌——Novosphingobium.sp BC2-1,16S rRNA基因序列比对发现和最近模式种的相似性低于96%,说明它可能是个新种。根据已发布的双加氧酶大亚基基因序列,设计一对兼并引物,PCR扩增得到约623 bp的双加氧酶基因的大亚基片段。比对发现,它与Novosphingobium aromaticivorans F199T质粒上的bphA1F基因相似度最高,达到99%。采用气相色谱-质谱联用测定了BC2-1对萘、芴、蒽、菲、苊和芘的降解能力,在培养10 d后,它对萘、芴和菲降解率高于80%,对蒽、苊的降解率为40%左右,对芘的降解率仅为4%。 (3)印度洋深海水体的低温原油降解菌的多样性:4℃低温条件下用原油富集印度洋深海海水中的烃类降解菌,采用菌株分离和DGGE两种方法分析了富集菌群结构和菌群动态变化,并通过接种单菌到原油为唯一碳源的培养基中鉴定了菌株在4℃低温下原油的降解能力。结果表明可培养菌株主要为Alcanivorax属、Cobetia属、盐单胞菌属(Halomonas)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)以及Marinobacter属。富集菌群的动态分析表明Alcanivorax一直是菌群中的优势菌,说明在低温下原油的主要降解菌是Alcanivorax。五株菌株具有在4℃低温下降解原油的能力,其中Alcanivorax对原油降解能力最强。


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