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多环芳烃菲降解人工双菌体系的构建及其代谢交流分析

贺赟  
【摘要】:多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一种普遍分布在自然环境中典型的具有持久性、高毒性有机污染物,微生物修复是去除环境中PAHs的主要手段之一。其中菲是PAHs中的典型模式化合物。在这项研究中,首先从被石油污染的土壤中分离出菲降解菌株Pseudomonas aeruginosa PH1,并以其为研究对象构建得到强化环裂解双加氧酶的铜绿假单胞工程菌P.aeruginosa PH2;同时将包含编码羟基化双加氧酶的四个基因的两个重组载体共转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,构建得到强化羟基化双加氧酶的大肠杆菌工程菌E.coli HY1。其中E.coli HY1含有一个末端双加氧酶模块和一个电子传递链模块,而P.aeruginosa PH2含有邻苯二酚1,2-双加氧酶模块。将两株工程菌组成人工混菌体系,分别为以100 mg/L菲为唯一碳源和能源、100 mgL~(-1)菲和2%石油的混合物为底物和以100 mg/L菲和2%正十六烷为底物进行降解实验,人工混菌体系在不同底物中对菲的降解率分别为71.05%,79.9%和87.92%;相比之下野生降解菌P.aeruginosa PH1对菲的降解率分别仅为44.7%,43.35%和81.43%,结果表明由工程E.coli HY1和P.aeruginosa PH2组成的人工混菌体系构建成功,且具有较高的菲降解能力。根据检测到的代谢物及结合酶活探究混菌体系对菲的代谢过程,其中菲的初始氧化过程主要通过E.coli HY1释放菲双加氧酶将部分菲转化为9,10-二羟基菲或1,2-二羟基菲,P.aeruginosa PH2起辅助作用;苯环裂解主要由P.aeruginosa PH2负责,E.coli HY1可能通过其它途径进行苯环裂解;随后,环裂解的中间代谢物进入中心路径,代谢物通过进一步的转化进入TCA循环。研究结果表明,人工混菌体系的构建为PAHs的降解提供了一个更有潜力的方法。


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