深海细菌Halomonas axialensis ACH-L-8的醛类降解功能分析及应用研究

发布时间：2017-11-28 18:13

  本文关键词：深海细菌Halomonas axialensis ACH-L-8的醛类降解功能分析及应用研究

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【摘要】：醛类物质在工业生产中应用广泛,虽然醛本身是一类生物体内源性物质,但甲醛和乙醛等典型醛对生物体具有严重危害,是一类主要的环境污染物。课题组前期从深海水体富集样品中分离筛选到多株可降解乙醛的深海微生物。其中,菌株Halomonas axialensis ACH-L-8对乙醛的耐受度可达1.5 g/L,并能以乙醛为唯一碳源进行生长,同时对丙醛和丁醛等也具有一定的降解作用。本文对该菌株进行了深入的研究,包括菌株对醛类物质的降解能力分析;基因组测序及醛类降解机理的初步分析;醛类降解关键酶的纯化和性质分析;菌株细胞固定化技术应用的初步探究等。主要结论如下:(1)ACH-L-8以4%的接种量在50 mL乙醛浓度为500 mg/L的基础海水培养基中进行培养,培养到32 h生长进入对数期时乙醛降解率达到85%,最大细胞密度OD600可达2.5;(2)通过基因组测序获得长度为3,618,231 bp的基因序列,测序深度为239×,由183个Contigs拼接成155个scaffolds。全基因组中共有3,352个开放阅读框以及51个t RNA基因和3个rRNA基因得到注释。菌株ACH-L-8的基因组中含有20个ALDH超家族基因,其中有3个基因编码醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase),参与到14条醛类降解相关的代谢途径中,包括糖酵解途径、氨基酸代谢途径以及脂肪酸代谢途径等;(3)通过硫酸铵沉淀、阴离子交换层析以及凝胶过滤层析从ACH-L-8细胞破碎液中分离纯化获得一个分子量为60 kDa的醛脱氢酶(ALDH),纯化倍数为141倍,比活力达到52.44U/mg,回收率为5.1%。醛脱氢酶的最适温度为40°C,最适pH值为7.0,温度在40°C以下,pH在7.0-8.0范围内酶活稳定性最佳;K~+、Na~+、Li~+和Ca~(2+)金属离子对该酶分别具有轻微的促进作用,Ni~+、Mn~(2+)和Zn~(2+)分别具有不同程度的抑制作用;该酶对乙醛、丙醛和丁醛都具有较强的降解作用,对苯甲醛也具有一定的降解能力;(4)采用海藻酸钠包埋法对ACH-L-8细胞进行固定化,10 g培养12 h的细胞制成的固定化细胞颗粒,作用24 h的乙醛降解率可达73%;培养24 h的细胞固定化颗粒对乙醛的降解效率明显高于生长12 h的细胞固定化颗粒,作用24 h的降解率接近100%;生长12 h的细胞固定化颗粒保存15 d后的降解效率有所降低,作用24 h乙醛降解率为58%。本论文研究结果表明ACH-L-8作为一株深海来源的微生物,具有较为突出的醛类物质降解能力,在环境醛类污染治理具有较大的应用潜力。基因组测序以及醛脱氢酶的纯化为该菌株的具体应用提供了理论依据,固定化研究为该菌株在环境醛污染治理方面提供了一种可行性较高的方案,为将该菌株付诸实际应用奠定了基础。
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172

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本文编号：1234884