大港油田微生物对石油组分降解和代谢的研究

发布时间：2017-05-24 03:09

  本文关键词：大港油田微生物对石油组分降解和代谢的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本研究以大港油田港西区块“西58-8-3#”油井为研究对象,利用16SrDNA技术、荧光定量PCR技术、微量量热技术、GC-MS以及HPLC分析等,从本源微生物对原油组分的降解作用及降解途径、微生物能量代谢、原油降解功能基因的表达等角度,开展大港油田微生物对原油组分降解和代谢的研究,筛选得到了高效原油降解菌株,并从物质、能量及基因等角度初步阐述了它们对原油主要组分的降解作用机制,为微生物驱油技术的发展和石油污染的微生物治理提供理论基础和技术指导。 结果显示大港油田港西区块“西58-8-3#”油井受到了一定程度的微生物降解；并从该原油样品中筛选鉴定12株原油降解菌株,同时对其降解及代谢进行了相关研究：12株原油降解菌株属于Staphylococcus、Pseudomonas、 Rhizobium、Bacillus、Acinetobacter和Rhodococcus菌属,其中菌株YC-8对原油的降解效果最好,降解率达89.1%,经序列比对与菌株Bacillus subtilisBSn5的相似性为100%,命名为ustb-2,在GenBank上的登录号为：KJ018725；另外,具有较强降解萘、芴、菲、芘能力的菌株分别是YC-4(Pseudomonas balearica SP1402)、YC-11(Rhodococcus erythropolis PR4)、YC-10(Rhodococcus erythropolis MM30)和YC-12(Bacillus amyloliquefaciens BC7),它们对萘、芴、菲、芘的降解率分别达99.1%、42.1%、18.7%和17.6%,其降解过程符合一级动力学模型且降解代谢途径均为邻苯二甲酸途径。针对菌株ustb-2,微量量热研究显示正十六烷对菌株ustb-2和标准菌株Bacillus subtilis BSn5的半抑制浓度分别为375和210μg·mL-1,菌株ustb-2对十六烷的耐受性要强于菌株Bacillus subtilis BSn5;进一步运用生物信息学方法预测得到一个原油降解过程中的新的功能基因(4-羟基苯乙酸-3-羟化酶基因),并结合荧光定量PCR技术对该基因在菌株ustb-2和菌株Bacillus subtilis BSn5中的表达进行了比较分析,该基因在菌株ustb-2中的表达量较菌株Bacillus subtilis BSn5高约3倍,推测4-羟基苯乙酸-3-羟化酶基因的过量表达是造成菌株ustb-2对十六烷耐受性强的原因。 综上所述,大港油藏是一个潜在且巨大的菌种资源库,其中包含了大量的微生物及基因资源,合理利用这些资源能够为微生物驱油技术的完善和石油污染的生物治理提供更优的途径。
【关键词】：本源微生物 生物降解 降解途径 功能基因
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X172;X741
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 插图和附表清单11-14
• 缩写和符号清单14-15
• 1 引言15-16
• 2 文献综述16-44
• 2.1 石油工业发展的需求16-23
• 2.1.1 微生物采油技术的需求16-18
• 2.1.2 石油污染治理的需求18-20
• 2.1.3 石化污染治理的需求20-23
• 2.2 微生物对石油污染物的降解23-36
• 2.2.1 微生物的生长因素24-25
• 2.2.2 微生物对石油污染物的好氧降解25-26
• 2.2.3 微生物对多环芳烃的降解26-36
• 2.3 原油降解基因的研究36-39
• 2.3.1 甲烷单加氧酶类36-37
• 2.3.2 含非血红素铁的膜整合单加氧酶类37-38
• 2.3.3 细胞色素P450酶类38-39
• 2.3.4 长链烷烃羟化酶基因39
• 2.4 微量量热技术的应用39-44
• 2.4.1 微生物与石油烃的能量代谢39-40
• 2.4.2 量热法在化学反应动力学及生命科学中的应用40-42
• 2.4.3 微量量热分析的一般步骤42-44
• 3 研究内容与研究方法44-50
• 3.1 研究内容44-45
• 3.2 技术路线及研究方法45-49
• 3.2.1 技术路线45-47
• 3.2.2 研究方法47-49
• 3.3 主要实验仪器49-50
• 4 原油的基本性质研究50-59
• 4.1 材料与方法50-52
• 4.1.1 研究区域概况及样品采集50-51
• 4.1.2 原油的GC-MS分析51-52
• 4.1.3 原油的生物标志物分析52
• 4.2 结果与分析52-57
• 4.2.1 原油的组分分析52-54
• 4.2.2 原油的生物标志物分析54-57
• 4.2.3 原油的生物降解57
• 4.3 本章小结57-59
• 5 原油降解微生物的筛选、鉴定及特性分析59-72
• 5.1 材料与方法59-63
• 5.1.1 原油降解菌的富集、筛选和分离纯化59-60
• 5.1.2 原油降解菌株的鉴定：16S rDNA鉴定60-61
• 5.1.3 高效原油降解菌株的筛选及降解能力研究61-62
• 5.1.4 高效PAHs降解菌株的筛选及降解能力研究62-63
• 5.2 结果与分析63-71
• 5.2.1 原油降解菌的筛选及鉴定63-64
• 5.2.2 原油降解菌株降解能力的研究64-66
• 5.2.3 高效PAHs降解菌株的筛选及降解能力研究66-71
• 5.3 本章小结71-72
• 6 微生物对多环芳烃降解代谢途径的研究72-83
• 6.1 材料与方法72-73
• 6.1.1 萘、芴、菲、芘降解体系的建立72
• 6.1.2 萘、芴、菲、芘代谢产物的检测72-73
• 6.2 结果与分析73-81
• 6.2.1 菌株YC-4对萘的降解代谢途径73-75
• 6.2.2 菌株YC-11对芴的降解代谢途径75-77
• 6.2.3 菌株YC-10对菲的降解代谢途径77-79
• 6.2.4 菌株YC-12对芘的降解代谢途径79-81
• 6.3 本章小结81-83
• 7 正十六烷对微生物代谢作用的热力学研究83-90
• 7.1 材料与方法83-85
• 7.1.1 菌体培养83
• 7.1.2 微量热测定方法83-84
• 7.1.3 相关热力学参数的计算84-85
• 7.2 结果与讨论85-88
• 7.2.1 正十六烷对ustb-2和标准菌株的热谱分析85-87
• 7.2.2 正十六烷对ustb-2和标准菌株的代谢影响87-88
• 7.3 本章小结88-90
• 8 原油降解过程中的功能基因90-101
• 8.1 材料与方法90-93
• 8.1.1 生物信息学预测降解过程中的功能基因90-91
• 8.1.2 RT-PCR实验91-93
• 8.2 结果与分析93-100
• 8.2.1 原油降解过程中的功能基因93-99
• 8.2.2 RT-PCR的验证99-100
• 8.3 本章小结100-101
• 9 结论101-103
• 9.1 主要研究结论101-102
• 9.2 创新点102
• 9.3 展望102-103
• 参考文献103-119
• 附录A 石油降解菌株的16S rDNA序列119-131
• 作者简历及在学研究成果131-135
• 学位论文数据集135

【参考文献】

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