PAEs降解菌的分离鉴定及其降解特性研究
邻苯二甲酸酯类（Phthalate Esters，PAEs）是人工合成的有机化合物，主要用作增塑剂以增大塑料的可塑性，也被广泛用于食品包装、家具、玩具、化妆品等行业，由于作为增塑剂的邻苯二甲酸酯与PVC聚合物及其他材料并非通过共价键结合，在产品生产，使用过程中及处置后很容易被释放到环境中。由于这类化合物的大量生产和广泛分布，邻苯二甲酸酯类化合物已成为环境中无处不在的污染物。环境中的邻苯二甲酸酯可通过水解、光解和生物降解而消失，其中生物降解是消失的主要途径。本论文从全国六个省份采集土样，分离到多株利用PAEs为唯一碳源和能源的细菌，根据NCBI公布的邻苯二甲酸双加氧寻找保守序列，设计了一对兼并引物，在六株菌中成功扩增出了编码邻苯二甲酸双加氧酶的基因序列，分别命名为JDC-1、JDC-3、JDC-8、JDC-9、JDC-11、JDC-12。根据形态学观察，生理生化指标测试，分子生物学鉴定，其中四株菌（JDC-1、JDC-8、JDC-9、JDC-12）初步鉴定为节杆菌属，JDC-3鉴定为戴尔福特菌属，JDC-11鉴定为红球菌属。分别对它们进行了双加氧酶的同源性比较，降解动力学分析和代谢途径方面的研究，获得了如下研究结果：
（1）在国内首次在节杆菌属中克隆出编码邻苯二甲酸双加氧酶的基因序列，并比较了四株节杆菌中的降解基因差异，结果显示同属的降解基因保守性很高，达到97％以上。对4株菌的最适生长条件及对DBP的降解能力进行了分析，结果显示，4株菌的最适生长条件为pH7.0～8.5温度30～35℃。以邻苯二甲酸酯二丁酯作为目标测试物，在适宜条件下测试了4株菌的降解能力，显示这4株菌均为高效降解菌，效率最高的JDC-1能在28 h内将500 mg/L的DBP降解完全，最慢的JDC-8经40 h能将500 mg/L的DBP降解完全。比较了这四株菌的降解能力，结果表明JDC-1与其他菌株区别最大的一个氨基酸位点为精氨酸，此氨基酸为极性氨基酸，是一种复杂的氨基酸，在蛋白质和酶的反应点可以发现它，在邻苯二甲酸双加氧酶起的作用中可能与活性中心相关，因此可以为点突变构建基因工程菌提供一些新的思路。
（2）在国内外上首次在戴尔福特菌属克隆出编码邻苯二甲酸双加氧酶的基因序列，并测定了JDC-3对DMP的降解性能，得出该菌对DMP降解的最佳条件为：pH7.0～8.0、温度30～35℃；在不同DMP初始浓度下研究了该菌的降解动力学，结果表明当浓度低于300 mg/L时的降解动力学方程为ln C=-0.06837+A，半衰期为12.48 h，当初始浓度不断增加，DMP对JDC-3的抑制能力增强，JDC-3对DMP的降解速率不断下降，半衰期增大。
（3）测定了JDC-11的降解性能，确定了该菌最佳降解条件为：pH8.0、温度30℃、转速175 r/min；在最适条件下，JDC-11能够在24 h降解完全1000 mg/L的DBP，证明了JDC-11是一株高效降解菌，同时研究了不同浓度的葡萄糖在不同时间对JDC-11降解DBP的影响，结果显示在降解过程中的前12 h葡萄糖的存在均抑制DBP的降解，后12 h低浓度的葡萄糖仍抑制降解，而高浓度的葡萄糖缩短了JDC-11对DBP的降解周期。
（4）根据JDC-11降解DBP代谢产物的GC-MS分析，结合该菌的底物利用特征和编码邻苯二甲酸双加氧酶的基因的检测，推定了JDC-11降解DBP的代谢途径为：DBP首先水解为MBP，继而水解为PA，经由PCA最终完全降解为CO2和H2O。
生物降解;邻苯二甲酸酯;代谢途径;降解基因;降解特性;基因序列;降解动力学
中南大学
硕士
微生物学
吴学玲;杨宇
2009
中文
X172
62
2009-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）