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降解菲且氧化砷的双功能菌群的分离、性能及分子鉴定

汤军芝  
【摘要】:多环芳烃与重金属是环境中的主要污染物质,目前报道的多为针对单一污染类型的生物转化功能菌株,未见有针对这两类复合污染的多功能菌群的报道。本课题从上海某受多环芳烃与砷等多种物质复合污染的焦化厂土壤中驯化、分离,获得了一个既能降解菲又能氧化砷的双功能菌群。在对菌群降解/氧化特性研究的基础上,重点阐明了菌群的结构、功能多样性及丰度。主要结果如下: (1)以菲和砷为选择压力对采集土样进行驯化分离多次,得到了一个既能降解菲又能氧化砷的双功能菌群。该菌群能在含菲(200mg·L-1)和三价砷(60mg·L-1)的无机盐培养基中生长,在150r·min-1,30℃及6d的培养条件下生长良好。在以上条件下,在48h内可降解71.4%的菲,氧化96.2%的砷。 (2)通过构建克隆文库,发现菌群中主要有Pseudomonas, Pusillimonas, Alcaligenes和Achromobacter菌属。随后,利用16S rRNAPCR-DGGE技术对菌群的组成及菌群结构动态变化规律进行研究。发现,在含菲(200mg·-1)和三价砷(60mg·-1)的情况下,群落结构随培养时间无明显改变;但当培养基中菲、砷的组成或含量变化时,群落结构变化明显。对DGGE的测序表明,Pseudomonas sp与Achromobacter sp可能为降解菲的主导菌株而Alcaligenes sp.为氧化砷的主导菌株。 (3)分别以与降解多环芳烃相关的起始双加氧酶基因(RHDa)和氧化三价砷相关的亚砷酸氧化酶基因(aox B)为靶标,通过构建克隆文库对这两个功能基因的多样性进行研究。结果表明,菌群中RHDa基因与已报道的来自Pseudomonas aeruginosa和Pseudomonas putida的同源性较高(≥99%);而aoxB基因与已报道的来自Pseudomonas stutzeri和Alcaligenes faecalis的同源性较高(≥99%)。 (4)采用Real time PCR对以上两个功能基因的丰度进行研究,结果表明:两个基因的丰度均随着培养时间的延长而增加。48h内,每mL菌液中,RHDa基因的拷贝数在3.00×108-1.48×1010之间,而aox B基因拷贝数在2.54×107-8.70×109之间。 该研究是首次针对菲和砷的复合污染开展的混合菌群的分子鉴定,对阐明复合污染的降解氧化及微生物修复机理有一定参考价值。


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