诺氟沙星胁迫下可异养海水小球藻对石油烃的降解特性研究

论文摘要

海洋溢油发生后,残存的石油烃对海洋生态系统造成了巨大的持久性损害,对海洋经济、渔业等造成损失的同时,也严重的危及了人类健康。目前,采用微生物修复技术处理海洋溢油已经成为国内外研究的热点。但大多数溢油事故发生在近海,由于近海养殖区抗生素的滥用,使得溢油的微生物修复更为复杂,且目前针对溢油的降解机理上不明确,因此,如何高效的对海洋溢油进行修复的同时,探究石油烃的降解机制成为了一个难题。本论文以溢油事故现场筛选出的普通海水小球藻为研究对象,以原油的降解率为指标,研究了小球藻在混养、异养条件下对石油烃的降解效果,并通过转录组测序分析的手段,探讨石油烃去除的可能机制。选取诺氟沙星作为为影响石油烃降解典型抗生素,研究了小球藻分别在抗生素、石油烃、抗生素与石油烃共同存在条件下,外源污染物对小球藻的生长影响,并对石油烃降解率、诺氟沙星降解率进行测定。探讨异养条件下,小球藻对抗生素和石油烃的降解情况以及小球藻的生长情况。所取得的主要结论如下:(1)在研究小球藻对石油烃的吸附作用时,发现吸附时间、生物量、原油浓度对小球藻的吸附效果均有影响。24 h后,2 mL的灭活普通小球藻对3 g/L的原油的吸附率约30%以内。通过小球藻对石油烃的生物降解实验可知,7 d后,混养、异养条件下的小球藻对浓度为3 g/L的石油烃的降解率最高,分别可达64.89%和70.53%。(2)从小球藻体内提取的粗酶液对石油烃有明显的降解效果。在光照条件下,7天后,烃降解率由45.86%提高到63.91%,提高了39.36%。当小球藻粗酶液与小球藻藻悬液共同作用于石油烃时,原油降解率由33.23%提高到73.68%,提高了121.73%。相反,无光条件下,粗酶液对小球藻降解石油起抑制作用。通过对小球藻进行转录组测序,对其差异表达基因进行分析后发现,小球藻对石油烃的降解机理可能为:在混养条件下,小球藻对石油烃的去除一部分源自于光催化的作用;在异养条件下,小球藻对石油烃的去除主要取决于微藻对石油烃的代谢作用。(3)小球藻可以适应较高浓度(1600μg/L)的诺氟沙星,且其能较好的在诺氟沙星存在的条件下生长。当诺氟沙星浓度在200μg/L时反而会促进小球藻的生长。通过转录组测序发现,添加诺氟沙星的实验组的DEGs“氮代谢”(21 Genes),且“微生物在不同环境中的代谢”DEGs(148 Genes)要远高于另外两组(只添加原油的组(11 Genes);添加原油和抗生素的组(19 Genes)),这表明抗生素的添加,一定程度上刺激了小球藻的代谢。在诺氟沙星的胁迫下,9 d后,小球藻对3 g/L石油烃的去除率最高可达93.51%,且此条件下,小球藻也可降解部分诺氟沙星,初始浓度为100、200、400、800、1600μg/L的抗生素生物降解率分别为:66.77%、52.86%、62.85%、56.89%和59.45%。通过对不同条件下的小球藻进行转录组测序,发现小球藻对石油烃和诺氟沙星的降解主要是酶参与的原因,且催化酶系和氧化酶系的作用最为主要。

论文目录

摘要

ABSTRACT

引言

第一章研究背景

1.1 微藻的异养生长

1.1.1 可异养微藻种类

1.1.2 微藻异养生长的影响因素

1.1.3 异养小球藻对石油烃的降解

1.2 近海抗生素的使用及降解

1.2.1 抗生素的应用情况

1.2.2 抗生素的生物降解

1.3 微藻对有机物的共降解研究

1.4 研究意义与研究内容

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 课题研究的创新点

第二章可异养小球藻对原油的吸附及降解研究

2.1 实验材料与设备

2.1.1 实验药品

2.1.2 仪器设备

2.2 实验方法

2.2.1 微藻培养基的制备

2.2.2 小球藻对原油的吸附去除研究

2.2.3 小球藻对原油的混养、异养降解

2.2.4 小球藻粗酶液的提取

2.2.5 石油烃的降解及主组分分析

2.3 实验结果

2.3.1 环境因素对小球藻降解石油烃的影响

2.3.2 小球藻对原油的混养、异养降解

2.3.3 酶对小球藻降解石油烃的影响

2.4 小结

第三章可异养小球藻对石油烃的降解机制研究

3.1 实验材料与设备

3.2 实验方法

3.2.1 样品的预处理

3.2.2 转录组的测序、拼接及注释

3.2.3 基因表达差异分析及venn图

3.2.4 差异表达基因GO和 KEGG的注释及富集

3.3 实验结果

3.3.1 转录组的测序和拼接结果

3.3.2 NR库注释结果统计

3.3.3 样本GO和 KEGG的注释结果统计

3.3.4 与转录组组装结果比对

3.3.5 各组样本间差异表达基因venn图

3.3.6 差异基因分析

3.3.7 小球藻对石油烃的生物降解模型

3.4 小结

第四章异养小球藻在抗生素胁迫下对石油烃降解的影响

4.1 实验材料与设备

4.1.1 实验设备

4.1.2 实验药品及耗材

4.2 实验方法

4.2.1 普通小球藻的生长测定试验

4.2.2 生物降解效率分析

4.2.3 转录组测序及其分析

4.3 实验结果

4.3.1 诺氟沙星底物浓度对小球藻降解相关影响

4.3.2 pH对小球藻降解相关影响

4.3.3 基因表达量的评估

4.3.4 差异GO上下调基因

4.3.5 差异富集基因KEGG分析

4.4 小结

第五章混养小球藻在抗生素胁迫下对石油烃降解的影响及机制探讨

5.1 实验材料与设备

5.1.1 实验设备

5.1.2 实验药品及耗材

5.2 实验方法

5.2.1 普通小球藻的生长测定试验

5.2.2 生物降解效率分析

5.2.3 转录组测序及其分析

5.3 实验结果

5.3.1 不同浓度抗生素胁迫下,原油对小球藻的生长影响

5.3.2 小球藻对石油烃和诺氟沙星的降解

5.3.3 转录组测序及分析

5.4 小结

第六章结论

6.1 主要结论

6.2 存在的问题及建议

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李晶晶

导师: 陈庆国

关键词: 溢油,生物修复,转录组测序,普通小球藻,诺氟沙星

来源: 浙江海洋大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 浙江海洋大学

分类号: X55

DOI: 10.27747/d.cnki.gzjhy.2019.000122

总页数: 99

文件大小: 7361K

下载量: 84

诺氟沙星胁迫下可异养海水小球藻对石油烃的降解特性研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢