菲降解生物膜与河水生物膜中的功能菌群分析

摘要

细菌在现实生境中多以生物膜形式生存，细菌降解多环芳烃(PAHs)受生物膜形成的影响。生物膜中的群体感应信号分子——酰基高丝氨酸内酯（AHL）参与调控生物膜的形成。因此，研究生物膜中AHL产生菌和PAHs降解菌，并筛选产AHL的PAHs降解菌，能够为探索细菌通过AHL型群体感应调控PAHs降解提供前提条件。
　　 本论文采用了PCR扩增和克隆文库的方法研究了膨润土颗粒生物膜中的菲降解菌群的特性;用可培养的方法从河水生物膜形成过程中分离了AHL产生菌，分析了AHL产生菌的多样性;根据两者种属的重叠，通过对可培养方法的改进，筛选了既能产AHL又能PAHs的功能菌，主要得到以下研究结论:
　　 (1)以煅烧的有机膨润土(COB)和膨润土原土(CB)为生物膜载体，在菲降解的过程中发现COB和CB的生物膜上菌群丰富，其中鞘氨醇单胞菌科(Sphingomonadaceae)和红杆菌科(Rhodobacteraceae)为丰富度最高的两个菌属。COB载体上所有降解基因和CB载体上约80％的降解基因都与鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp.）的PAH-RHDα基因最为相似。COB生物膜对携带此基因的功能菌具有特定的选择倾向。
　　 (2)在1-60 d的淡水生物膜中检测到了AHL信号，并分离了24株AHL产生菌，包括17株气单胞菌属(Aeromonas)，3株假单胞菌属(Pesudomonas)，3株剑菌属(Ensifer)和1株不动杆菌属（Acinetobacter）的菌株。其中，与异常嗜糖气单胞菌(A.allosaccharophila)、简氏气单胞菌（A.jandaei）、源水气单胞菌(A.aquariorum)、帕尼帕特假单胞菌（P.panipatensis）、粘着剑菌(E.adhaerens)和谢氏不动杆菌(A.tjernbergiae)高度相似的6株分离菌是新报道的AHL产生菌，在种属水平上扩展了AHL产生菌的种类。
　　 (3)筛选了1株性能稳定的产AHL降解菌，16S rRNA分析与Sphingobiumfuliginia同源性最高。考察了该菌株对菲的降解动力学，3d内降解率达98.4％。GC-MS检测其产生的AHL分子包括C12-HSL。

目录

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论文说明

致谢

摘要

第一章 细菌生物膜中AHL调控PAHs降解的可能性探讨

1 多环芳烃污染现状及微生物修复

1．1 多环芳烃污染现状

1．2 微生物修复土壤多环芳烃污染

1．3 多环芳烃降解的调控机制研究

2 群体感应研究进展

2．1 群体感应的概念

2．2 天然生物膜中基于AHL产生菌的群体感应研究现状

3 生物膜研究进展

3．1 生物膜的概念

3．2 群体感应调控生物膜的形成

3．3 生物膜影响多环芳烃降解

3．4 生物膜中AHL调控PAHs降解的研究可行性

4 论文选题与研究方案

4．1 论文选题

4．2 论文方案

第二章 菲降解生物膜中的菌群结构和功能基因

1 实验部分

1．1 实验材料和方法

1．2 实验方法

2 结果与讨论

2．1 菲的降解动力学

2．2 COB和CB载体颗粒E生物膜的菌群结构组成

2．3 COB／CB载体颗粒及其生物膜的扫描电镜图

2．4 COB／CB生物膜中PAH-RHDα基因的多样性

2．5 COB对细菌群落组成的选择效应

3 小结

第三章 河水生物膜中AHL产生菌的分布和特性

1 实验部分

1．1 实验材料和试剂

1．2 试验方法

2 结果与讨论

2．1 河水生物膜中AHL产生菌随时间的变化

2．2 AHL产生菌的分离

2．3 AHL产生菌的多样性

2．4 生物膜群落的TRFLP分析

3 小结

第四章 筛选产AHL的PAHs降解菌

1 实验部分

1．1 实验材料与试剂

1．2 实验方法

2 结果与讨论

2．1 产AHL的PAHs降解菌的筛选

2．2 筛选方法的比较

2．3 降解基因

2．4 菌株XPQ1的降解动力学

2．5 TLC、GC-MS鉴定菌株XPQ1的AHL信号分子

3 小结

第五章 研究结论、创新点及展望

1 研究结论

1．1 PAHs降解生物膜的菌群结构和功能基因

1．2 河水生物膜中AHL产生菌的分离和特性

1．3 筛选产AHL的PAHs降解菌

2 主要创新点

3 展望

参考文献

个人简历及攻读硕士学位期间完成的论文