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降解多环芳烃嗜盐细菌的筛选及降解机理研究

2020-12-08阅读(377)

降解多环芳烃嗜盐细菌的筛选及降解机理研究

论文摘要

多环芳烃普遍存在于环境中,是国际公认的致癌有机污染物,由于其难降解,半衰期长,易沉积于土壤、湖泊、河流中而被人们广泛关注。生物降解具有高效、安全、经济、便捷的特点本人们广泛研究。本研究从长期受多环芳烃污染的土壤中分离筛选得到一株能够降解菲的菌株DY123-6。通过对菌株DY123-6菌落形态与生理生化特征分析、Biolog分析、16S rRNA序列分析及全基因组分析,发现菌株DY123-6属于假单胞菌属,但疑似新种,所以现将菌株DY123-6命名为Pseudomonassp.DY123-6.。通过单因素实验分析不同环境条件对菌株DY123-6降解菲能力的影响,结果表明,菌株DY123-6对温度、盐浓度、pH都有较宽的耐受范围。其中菌株DY123-6对温度的耐受范围为15-40 ℃（最优30℃）,pH 5.0-11.0（最优8.0）,NaCl浓度（v/w）为0%-7%（最优3%）,因此菌株DY123-6属于中度嗜盐降解菌株。通过对底物浓度的研究发现,菌株DY123-6不仅可以在低浓度环境中对菲进行（min:0.5-10mg/L）降解,也可以在高浓度下降解（20-400 mg/L）,当菲浓度在20-80 mg/L时,菌株DY123-6可以完全降解。因此,菌株DY123-6在最适降解条件下,培养6天能将100 mg/L的菲降解98%。底物谱分析表明,菌株DY123-6可高效降解萘、芴、苊、联苯。研究表明,当萘和菲共同作为碳源和能源时,菌株DY123-6能在4天内将100 mg/L的菲完全降解。通过高效液相色谱分析检测了菌株DY123-6降解菲的中间产物,确定了菌株DY123-6通过3,4位开环产生1-羟基-2-萘甲酸并进入萘途径将菲完全降解。利用第二代测序技术（Next-Generation Sequencing,NGS）,对菌株DY123-6进行来了全基因组测序,获得了菌株的全基因组序列。菌株DY123-6含有一个环状基因组（3.5 Mb,G+C含量63.74%）不含质粒,对基因组进行编码序列预测得3395个编码序列（CDS）,其中分别有3117、1929、2564个CDS被注释到COG、KEGG、GO中。通过比较基因组学分析,获得了编码降解多环芳烃的双加氧酶基因,包括联苯、菲和萘的完整的降解基因簇。利用iTRAQ技术进行了差异蛋白组学分析,在其它条件相同的情况下,通过底物的不同（菲、萘共降解,菲单独降解）,来分析蛋白表达的差异。分析得到,在菲、萘共降解的情况下对于菲降解的基因簇nahAbAcAdBCDHL的蛋白基因表达量与菲单独降解相比明显上调,且与降解相关的细胞渗透性蛋白、ATP的结合蛋白、铁氧运输蛋白的表达量也明显上调。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • 英文缩写表
  • 1 文献综述
  •   1.1 多环芳烃的概述
  •     1.1.1 多环芳烃的性质
  •     1.1.2 多环芳烃的来源及危害
  •     1.1.3 环境中多环芳烃污染的修复
  •   1.2 微生物对多环芳烃污染的修复
  •     1.2.1 降解多环芳烃的微生物
  •     1.2.2 嗜盐微生物对多环芳烃降解的研究进展
  •     1.2.3 微生物对多环芳烃降解途径的研究
  •     1.2.4 微生物降解菌株对两种以上多环芳烃联合污染的修复
  •   1.3 基因组学在微生物降解多环芳烃中的应用
  •     1.3.1 功能基因组学的研究
  •     1.3.2 比较基因组学的研究
  •   1.4 蛋白质组学在微生物降解多环芳烃研究中的应用
  •     1.4.1 蛋白质组学的概念及主要研究内容
  •     1.4.2 蛋白质组学研究的主要技术
  •     1.4.3 蛋白质组学技术在多环芳烃代谢研究中的应用
  • 2 引言
  •   2.1 研究背景及意义
  •   2.2 研究内容
  •   2.3 技术路线
  • 3 材料与方法
  •   3.1 实验材料
  •     3.1.1 样品来源
  •     3.1.2 主要试剂
  •     3.1.3 主要仪器
  •     3.1.4 培养基
  •     3.1.5 溶液配制
  •   3.2 实验方法
  •     3.2.1 多环芳烃降解菌的分离与鉴定方法
  •     3.2.2 菌株DY123-6的降解特性
  •     3.2.3 菌株DY123-6基因组学与比较基因组学在多环芳烃降解研究中的应用
  •     3.2.4 基于iTRAQ技术的差异蛋白组学的研究方法
  • 4 结果与分析
  •   4.1 降解菌株DY123-6的筛选与鉴定结果
  •     4.1.1 PHE检测结果与标准曲线的建立
  •     4.1.2 降解菌株的分离与筛选结果
  •     4.1.3 降解菌株DY123-6的生长曲线
  •     4.1.4 降解菌株DY123-6的鉴定
  •   4.2 菌株DY123-6的降解特性
  •     4.2.1 环境条件对菌株DY123-6降解PHE的影响
  •     4.2.2 菌株DY123-6的底物广谱性分析结果
  •     4.2.3 菌株DY123-6的细胞表面疏水性对降解PHE的影响
  •     4.2.4 菌株DY123-6对PHE的代谢中间产物的检测与代谢途径的分析
  •   4.3 菌株DY123-6基因组学测序与分析
  •     4.3.1 菌株DY123-6基因组DNA的提取
  •     4.3.2 质控、组装及基因预测
  •     4.3.3 基因功能注释
  •     4.3.4 菌株DY123-6基因组注释中芳香族化合物代谢途径分析
  •     4.3.5 多环芳烃化合物降解基因簇
  •   4.4 基于iTRAQ技术的差异蛋白质组学分析
  •     4.4.1 蛋白提取的定量检测
  •     4.4.2 差异蛋白组学的生物信息分析
  • 5 结论与讨论
  •   5.1 结论
  •   5.2 讨论
  • 参考文献
  • ABSTRACT

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王双燕

    导师: 吴坤

    关键词: 多环芳烃,假单胞菌属,基因组学,差异蛋白组学

    来源: 河南农业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用

    单位: 河南农业大学

    分类号: X172

    DOI: 10.27117/d.cnki.ghenu.2019.000311

    总页数: 66

    文件大小: 5097K

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