降解全氟辛酸真菌的分离及降解分子机理初探

发布时间：2020-03-22 16:22

【摘要】：全氟辛酸(PFOA)是一种典型的全氟有机化合物(PFCs),广泛应用于纺织、化工、机械、医药、电子和航空等领域。由于其具有持久性、生物积累性和生物毒性,近些年在各种环境介质中被检测到,严重威胁生态安全和人类健康。PFOA作为一种新型的持久性有机污染物,其修复治理成为环境科学领域研究热点之一,而生物降解作为一种环境友好型、经济节约型修复技术具有广阔的应用前景。本研究首先经过富集培养和梯度驯化,从某氟化物工厂污染的土壤中分离获得2株能以PFOA为唯一碳源生长的真菌(编号为AF1和AF2)。基于形态特征和ITS序列的系统发育分析,初步鉴定2株真菌分别属于棘孢木霉菌(Trichoderma asperellum)和棘卷枝毛霉(Mucor circinelloides)。研究2株真菌的生长特性发现菌株AF2具有生长优势,最大生物量相比真菌AF1高;采用LC-MS测试这些株菌降解PFOA能力,结果表明真菌AF1和AF2在以PFOA为唯一碳源的无机盐培养基中发酵96 h后,PFOA降解率最大,分别为23.24±1.26%和28.12±1.45%。接着,研究了优势降解菌AF2对PFOA耐受性和胁迫生理响应。测定真菌AF2在PFOA浓度为0、1000、1500、2000 mg/L的PDB培养基中的生长情况,发现其对PFOA耐受的最高浓度为1500 mg/L;菌株AF2的SOD、GSH活力,MDA含量随着PFOA胁迫浓度(0、300、600 mg/L)的升高显著增加,高浓度PFOA(900mg/L)的胁迫使MDA含量、SOD和GSH活力降低。结果表明菌株AF2具有较高的PFOA耐受性,但过高浓度的PFOA能对降解菌AF2产生氧化胁迫和膜损伤。以含有或未有PFOA的改良无机盐培养基发酵真菌AF2,分别收集培养96 h和120 h的真菌菌体(即P96、C96、P120、C120四组),进行转录组测序和比较转录组分析。通过数据的过滤和拼接组装,共获得5,8181条Unigene,总长度为3854,1574 bp;转录本功能注释发现有4,8731条Unigene能被注释到各个数据库中。通过处理组和对照组的差异表达基因分析,发现P96和C96比较组共有2000个差异基因,其中694个基因上调表达,有1306个基因下调表达;P120和C120比较组共有1244个差异基因,其中551个基因上调表达,693个基因下调表达。通过两个比较组的差异基因注释,发现16个共同的差异基因被注释到异源物降解和代谢通路中,推测为真菌AF2降解PFOA相关的候选功能基因。总之,本研究首次分离获得2株降解PFOA的真菌,其中真菌AF2为降解PFOA优势菌株;PFOA氧化胁迫测试发现降解菌AF2具有较高的PFOA耐受能力,推测是一株有较好降解PFOA潜能的微生物菌种。同时,开展了两种发酵条件下真菌AF2的比较转录组学研究,初步获得16个与PFOA降解相关的候选基因。项目的开展为持久性有机污染物PFOA的微生物降解积累了种质资源,为阐明微生物降解转化PFOA的分子机制提供了科学数据。
【图文】：

计算 PFOA 的降解率：R（%）=（P-T）/P 100%，其中 P 为 PFOA 初始浓度，T 为发酵一段时间后培养液中 PFOA 浓度。实验接种灭菌的种子液作为对照。2.2.6 数据统计实验数据采用 3 次平均值 标准差，采用 origin 9.0 进行图表绘制。利用SPSS19.0 统计软件对实验数据进行方差分析和显著性检验。2.3 结果与分析2.3.1 降解菌株的分离鉴定经过多轮富集培养和逐步驯化，我们从受氟化合物污染的土壤中筛选获得 2株真菌，分标编号为 AF1、AF2，它们能在仅有 PFOA 碳源的无机盐培养基中生长，表明能分解利用 PFOA 作为碳源和能源。将 2 株真菌分别接种于含 500 mg/L PFOA的 PDA 培养基平板培养，菌落形态如图 2.1 所示，菌株 AF1 培养 3 d 后菌落覆盖约 3/4 平板，菌苔呈白色、圆形、绒毛状，培养 5 d 后菌落中心长出绿色的孢子。菌株 AF2 培养 3 d 后菌落，菌苔呈浅灰色，圆形、绒毛状；培养 5 d 后菌落中心长出灰色孢子。A B

第 2 章 PFOA 降解菌的分离与鉴定以 2 株降解 PFOA 真菌基因组 DNA 为模板，利用 PCR 成功扩增出 ITS 序列片段，PCR 产物测序和校对后进行经多重对比和聚类分析，构建其与同源性较高典型菌株的系统发育树，如图 2.2。真菌 AF1 与棘孢木霉（Trichoderma asperellumHQ589153.1）聚在一支，，其 ITS 序列同源性为 100%，结合菌落形态初步鉴定真菌AF1 为棘孢木霉菌（Trichoderma asperellum）；真菌 AF2 与棘卷枝毛霉（Mucorcircinelloides）的 ITS 序列 100%同源，聚在一个分支，结合菌落形态初步鉴定真菌 AF2 为棘卷枝毛霉（Mucor circinelloides）。
【学位授予单位】：吉首大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X172;X505

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王军豪;卢思帆;涂秀婷;莫继先;;邻苯二甲酸二甲酯降解菌的研究进展[J];高师理科学刊;2019年02期

2 吕勃熠;廉景燕;黄磊;张明月;陆珩;商博东;;一株萘污染降解菌的分离鉴定及在污染土壤中降解效果的研究[J];职业与健康;2017年13期

3 杨茜瑞;黄萌;张佑红;周锋;卢育兵;;润滑油降解菌的分离筛选与鉴定[J];广州化工;2017年13期

4 陈思尹;吕卫光;张娟琴;肖明;;萘降解菌的分离及其联合修复作用的研究进展[J];环境科学与技术;2017年07期

5 杨蕊琪;薛林贵;常思静;章高森;陈拓;刘光t;;一株耐低温原油降解菌的分离鉴定及降解特性[J];浙江农业学报;2016年10期

6 王中华;梁静儿;杨建强;周君;李成华;李太武;;原油微生物群落构成及降解菌降解特性的研究[J];生物技术通报;2013年01期

7 方美珠;晁群芳;方新湘;兰雁;娄恺;;营养要素对原油降解菌生长的影响[J];生物技术;2009年02期

8 孟琛;肖慧;唐学玺;;褐藻酸降解菌感染海带过程中几种酶的作用比较[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2007年02期

9 石鹤;;五氯酚钠生物降解菌的初步筛选[J];湖北师范学院学报(自然科学版);2007年01期

10 徐恒刚;姚秀清;李倩;李世强;张全;佟明友;;两种高效原油降解菌降解率测定方法的对比研究[J];化学与生物工程;2006年09期

相关会议论文 前10条

1 强婧;尹华;彭辉;叶锦韶;秦华明;张娜;何宝燕;;生物表面活性剂与蒽降解菌的协同降解效应[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

2 金晶;钟卫鸿;;一株高效甲醛降解菌的关键酶基因研究[A];2010年第四届全国微生物遗传学学术研讨会论文摘要集[C];2010年

3 陈玉洁;张浩;张杰;;咪唑乙烟酸降解菌研究进展[A];公共植保与绿色防控[C];2010年

4 赵平芝;李小会;张玲;朱晓飞;王睿勇;;溴甲烷降解菌的富集培养和分离筛选[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年

5 王新新;吴亮;朱生凤;李广茹;安伟;吕妍;牛志刚;李飞雪;陈宇;;耐盐石油烃降解菌研究进展[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C];2012年

6 陈君芝;涂璇;龚大春;王钎;;一株苏丹红降解菌的分离筛选与鉴定研究[A];2012年湖北生物产业发展高端论坛暨湖北省生物工程学会2012年度学术交流会论文汇编[C];2012年

7 李体文;魏朝俊;贾临芳;赵建庄;;丙环唑降解菌筛选的初步研究[A];农业环境与生态安全——第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2013年

8 王新新;白鹤;李辰;赵丽彬;吴亮;韩增;安伟;陈宇;;耐盐烃降解菌基因组学研究进展[A];2014中国环境科学学会学术年会（第十、十一章）[C];2014年

9 盖忠辉;李庆刚;李力;于波;马翠卿;许平;;咔唑降解菌Sphingnomonas yanaoikuyace代谢二苯并呋喃途径研究[A];持久性有机污染物论坛2006暨第一届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2006年

10 D．J．Vaccal;W．F．Bleam;W．J．Hickey;霍炜洁;于江;;土壤中腐植酸吸附菲的降解菌的分离[A];第六届全国绿色环保肥料新技术、新产品交流会论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前7条

1 记者 廖洋 通讯员 李华昌;中国海洋大学 发现烃类降解菌在马里亚纳海沟勃发[N];中国科学报;2019年

2 ;让细菌消化塑料袋,或只需3个月[N];新华每日电讯;2008年

3 赵晏彪;基因工程降解菌有效治理印染废水[N];中国化工报;2004年

4 蔡忠仁;利用微生物降解菌“吃”掉废物[N];中国化工报;2008年

5 本报记者 王秋蓉;极地微生物研究六年终成正果[N];中国海洋报;2010年

6 本报记者 李建伟;他用发明让千万亩“癌症田”得到医治[N];中国知识产权报;2009年

7 柯实;生物治水有突破[N];中国环境报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 冯程程;一株低温高效DMP降解菌Ensifer species DNM-S1降解机制的研究[D];东北农业大学;2019年

2 何昊;桃根泌自毒物质苯甲酸降解菌的分离鉴定及应用潜力研究[D];华中农业大学;2019年

3 陆鹏;毒死蜱降解菌的分离鉴定、降解特性及代谢途径研究[D];南京农业大学;2012年

4 顾振红;角蛋白降解菌的分离筛选、分子生态及功能利用研究[D];华南农业大学;2016年

5 李琳;含硫杂环芳烃降解菌的筛选及降解特性研究[D];中国石油大学(华东);2015年

6 关健飞;BDE-47污染土壤微生物修复研究[D];哈尔滨师范大学;2017年

7 靳竞男;多环芳烃降解菌的筛选及基于靶标酶结构的降解机制研究[D];北京科技大学;2017年

8 曲丹;苯胺降解菌在含水层中的迁移机制及污染修复效能研究[D];吉林大学;2017年

9 王云慧;海带抗褐藻酸降解菌感染反应的生物学特征研究[D];中国海洋大学;2006年

10 张丽珍;多菌灵降解菌的降解特性及GFP标记[D];山西大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 付苗苗;DON降解菌的筛选及降解特性研究[D];河南工业大学;2019年

2 周璐璐;降解全氟辛酸真菌的分离及降解分子机理初探[D];吉首大学;2019年

3 王苑力;玉米中残留乙草胺的生物消减研究[D];河南工业大学;2019年

4 曾鸿俏;琼胶降解菌的筛选与琼胶酶基因克隆[D];海南大学;2017年

5 于慧娟;秸秆降解菌的筛选及耐旱性优化[D];郑州大学;2019年

6 张瑛昆;多菌灵降解菌的分离鉴定及其多菌灵水解酶Mhel关键氨基酸位点的识别[D];南京农业大学;2017年

7 贾兴军;麦草畏降解菌Sphingomonas sp. Ndbn-20的分离鉴定及其生物学特性研究[D];南京农业大学;2015年

8 郭亚男;低温萘、菲降解菌的筛选与生物学特性研究[D];哈尔滨师范大学;2019年

9 刘艳海;一株嗜热性羽毛降解菌的分离鉴定、发酵实验及其蛋白酶酶学性质研究[D];南京农业大学;2017年

10 王玮珂;长江武汉段水体中土霉素降解规律研究[D];长江科学院;2019年

本文编号：2595302