北部湾PAHs降解菌的分离、鉴定及菌种间协同降解效应研究

摘要

多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbons,简称PAHs)是一类由两个或两个以上苯环组成的稠环化合物,是海洋环境中广泛存在的持久性有机污染物(PersistentOrganicPollutants,POPs),具有潜在的致癌、致畸、致突变效应,对海洋生态环境和人类健康造成极大危害。研究表明,微生物降解是海洋环境中去除PAHs的主要途径之一,因此,从海洋环境中获取并研究PAHs降解菌具有重要意义。
　　该论文研究内容主要包括两个方面。
　　第一部分,北部湾沉积物中PAHs降解菌的分离、鉴定及生物多样性分析:利用菲和PAHs混合物(菲、芘)两种碳源从北部湾沉积物中富集获得4个不同的PAHs降解菌群,以挥发性萘为唯一碳源和能源,采用平板培养法获得PAHs降解菌纯培养,并采用基于16SrRNA基因的系统发育学分析对其进行初步分类学研究。分离、鉴定35株可培养的PAHs降解菌,它们分别隶属于Marinobacter、Halomonas、Planococcus、Vibrio、Bacillus5个属。其中Marinobacter细菌23株,3种,而Marinobacterhydrocarbonoclasticus占细菌鉴定总数的54％;Halomonas细菌10株,1种;Planococcus细菌1株,1种;Vibrio细菌1株,1种;Bacillus细菌1株,1种。
　　第二部分,3株专性解烃菌解环菌属细菌(Cycloclasticusspp.)的降解特性及其协同降解效应研究:从黄海沉积物中分离获得了3株解环菌属细菌,Cycloclasticussp.NY93E、Cycloclasticussp.PY97M和Cycloclasticussp.PY97N。采用唯一碳源和能源培养法确定了3株解环菌的碳源利用范围,探明了其代谢特性。C.sp.PY97M与协同菌株MarinobacternanhaiticusD15-8WT构建共培养体系协同降解HMW-PAHs(以芘、荧蒽为模式化合物),通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术测定共培养体系对芘和荧蒽的降解率;同时,通过发光细菌法对HMW-PAHs降解后的代谢产物的生物毒性进行检测,通过以上指标的测定,对构建降解菌群的HMW-PAHs降解效果进行综合评价。结果表明,3株解环菌具有较广的碳源利用谱,包括简单碳源、PAHs降解中间产物、单环芳烃及多环芳烃;由Cycloclasticussp.PY97M和MarinobacternanhaiticusD15-8WT组成的菌群(PY97M+D15-8W)对初始浓度均为0.1g/L的单一碳源芘、荧蒽21d后的降解率分别为67.40%和62.79%,相对于纯培养PYP7M分别提高了20.30%和20.29%。另外,该菌群对初始浓度均为0.1g/L的芘和荧蒽组成的混合碳源14d后的降解率分别为71.05%和67.36%;生物毒性检测结果显示,HMW-PAHs经该菌群降解后其急性毒性和遗传毒性相对于母体都有显著降低。解环菌与海杆菌在芘和荧蒽的降解过程中表现出明显的协同效应,表明该菌群具有应用到HMW-PAHs污染海洋环境生物修复的潜力。
　　综上所述,本论文通过对北部湾沉积物中PAHs降解菌的多样性分析,获得多株高效降解PAHs的海洋细菌,为该海域微生物资源的遗传多样性和物种多样性研究提供了有价值的参考;通过对三株解环菌碳源利用范围的研究,探明了3株解环菌属细菌的HMW-PAHs降解特性及代谢特性,并探讨了在解环菌及协同菌株的构建共培养体系中HMW-PAHs的协同降解机制。

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1多环芳烃概述

1.2 微生物分子生态学研究方法

1.3 海洋多环芳烃降解微生物及其多样性

1.4 本文的研究目的

第二章 北部湾沉积物PAHs降解菌的分离、鉴定

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 实验结果

2.4 小结

第三章 解环菌的分离、鉴定及生化、降解特性研究

3.1 实验材料

3.2实验方法

3.3实验结果

3.4 小结

第四章 HMW-PAHs降解菌群构建及协同降解机制研究

4.1 实验材料

4.2 实验方法

4.3实验结果

4.4 结 论

第五章 总 结

参考文献

攻读硕士期间取得的科研成果

致谢