Massilia sp.WF1和Phanerochaete chrysosporium对菲降解、吸附机理的研究

发布时间：2019-11-28 17:21

【摘要】：多环芳烃(PAHs)是广泛分布于环境中的一类典型的持久性有机污染物,具有生物富集性及致癌、致畸、致突变的毒性,危及生态环境及人体健康。因此,环境中PAHs的污染修复引起了人们的广泛关注。研究表明,微生物修复是消除环境中PAHs的主要途径之一。鉴于此,全面深入了解PAHs的微生物修复机理对于实际环境中PAHs的微生物修复具有重要意义。本论文以环境中常见的多环芳烃菲为目标污染物,以筛选分离到的菲高效降解细菌Massilia sp.WF1和有机污染物降解模式真菌Phanerochaete chrysosporium(P.chrysosporium)为研究对象,探究了(1)这两株菌对菲的降解和吸附作用以及菲的跨膜运输机理,(2)P.chrysosporium及其化学改性的菌体对菲的吸附特性,(3)WF1-P.chrysosporium共培养体系在土壤菲消散过程中的协同作用,(4)P.chrysosporium菌丝对PAHs降解细菌的迁移机制等内容。主要的研究结果如下:(1)WF1比P.chrysosporium具有更强的菲降解能力,但P.chrysosporium比WF1具有更强的菲吸附能力。对于WF1,拟合的菲从溶液运输到胞内的速率常数(KinS/Vout)大于从胞内外排到溶液的速率常数(KoutS/Vin),而P.chrysosporium则相反。另外,WF1的菲胞内(Kdin)和胞外(Kdout)消散速率常数均高于P.chrysosporium的对应参数。此外,在4℃、添加叠氮化纳、秋水仙碱和细胞松弛素B的抑制处理下菲仍可通过被动跨膜运输作用进入WF1和P.chrysosporium胞内。(2)通过元素分析、傅里叶红外(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析发现,原始菌体(S0)与经过氨基甲基化(S1)、羟基乙酰化(S2)、去脂处理(S3)、羧基酯化(S4)和碱解处理(S5)的5种化学改性菌体的表面含有丰富的官能团及芳香类物质。另外,原始菌体对菲的吸附等温线为线性,而改性菌体则为非线性。各菌体对菲的吸附符合伪二级动力学模型,吸附能力大小为:S5S0S2S1S3S4。此外,菌体对具有平面结构菲的吸附主要通过π-π作用和EDA作用且该吸附过程属于自发的、放热的反应。(3)添加的WF1以及土著微生物对不灭菌土中菲的降解均有作用,且在土壤菲降解过程中RHDα-GP和nidA基因相对丰度有所增加。而在添加菲的灭菌土Ⅲ中,添加的WF1对菲的降解作用大于P.chryoporium,WF1-P.chryoporium共培养体系下菲降解效果最好。此外,菌体迁移后回添菲的降解实验进一步验证了WF1-P.chryoporium共培养体系在土壤中菲修复中的协同作用。(4)通过琼脂块模拟实验发现,疏水性P.chrysosporium菌丝对亲水性细菌WF1和疏水性细菌WY10均有迁移。相对于WY10,WF1菌株具有鞭毛和三型分泌系统(TTSS),且菌丝与WF1间的交互作用能变值更小,交互作用力(毛细管作用力、范德华作用力和交联作用力)更大。因此,菌丝与WF1之间的粘附作用更强,菌丝对WF1的迁移效果更好。
【图文】：

分布图,排放清单,排放量

理分布图（图１．２），从图中不难发现在一些发展较好的地区如巧国东部，．尤其是逡逑谢海湾、长江五角洲Ｌ义及珠江王角洲周围省份的ＰＡＨｓ排放量相对较高；另外，逡逑四川东部的排放量化很高，这可能跟当化的气候和地形有关（张彦化，２０１０）。逡逑相比之下，我国西部鲁份的ＰＡＨｓ排放量要比东部低一个数量级，特别是西藏、逡逑新疆、青海和内蒙古的排放量最低，这可能与当地较低的人口密度和社会经济发逡逑展水平有关（Ｍａ等，２０１５）。逡逑

好氧降解,微生物降解,细菌,路径

和邋Ｋａｕｓｈｉｋ，２００９；邋Ｗａｎｇ邋等，２００９；邋Ｃｈｅｎ邋等，２０１０；邋Ｚｅｎｇ邋等，２０１０；邋Ｘｕ邋等，逡逑２０１３）。目前，对于微生物降解ＰＡＨｓ机制的研究主要集中在细菌、真菌上，这逡逑两类微生物对ＰＡＨｓ的代谢机制己比较明确，如图１．３所示（Ｃｅｍｉｇｌｉａ，邋１９９２）。逡逑其中，细菌、真菌对ＰＡＨｓ的好氧降解主要包括王种不同的酶学机制：第一种是逡逑芳环被双加氧酶氧化，这是原核微生物所特有的一种降解方式，在降解过程中，逡逑微生物能够Ｗ邋ＰＡＨｓ邋（四环及四环ＬNB下的ＰＡＨｓ）作为唯一碳源和能源，还可Ｗ共逡逑代谢的方式对ＰＡＨｓ邋（５环及５环Ｗ上的高环ＰＡＨｓ）进行降解；第二种是芳环被逡逑木质素降解真菌（如白腐真菌）分泌的漆酶、木质素过氧化物梅和猛过氧化物畴逡逑所氧化，这种降解过程通常需要共代谢来实现；第王种是芳环被细胞色素Ｐ４５０逡逑单加氧酶氧化，在原核和真核生物中均能出现，通常与生物的解椝及形成的代谢逡逑产物的泌出有关，，该途径往往并不能使ＰＡＨｓ完全矿化（Ｂａｍ化ｒｔｈ和Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ，逡逑２００５；邋Ｈａｒｉｔａｓｈ邋和邋Ｋａｕｓｈｉｋ，邋２００９；邋Ｏｒｔｅｇａ－Ｃａｌｖｏ邋等，２０１３）
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172;X592

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