多环芳烃降解菌的鉴定解析与双加氧酶的挖掘应用

发布时间：2023-03-19 01:39

　　多环芳烃(PAHs)是常见的有机污染物,具有致癌、致畸性,对受到污染的场所的修复得到了越来越多的关注。本研究从环境土壤中分离并鉴定出具有高效降解PAHs的菌株SJTF8,经过16SrDNA和平均核苷酸一致性(ANI)分析鉴定为Sphingobium yanoikuyae。对该菌株的降解效能、环境耐受性分析、全基因组序列与代谢途径分析和关键酶的挖掘与应用等方面进行了全面研究。菌株S.yanoikuyae SJTF8可以利用典型的PAHs(萘、菲和蒽)以及杂环和卤代芳族化合物(二苯并噻吩和9-溴菲)作为唯一碳源。在4天内降解超过98%的500 mg/L的菲。菌株SJTF8对重金属和酸性条件表现出极大的耐受性。添加0.30 mM的铜离子、1.15 mM的锌离子或0.01 mM的镉离子对其细胞生长和对菲的降解几乎没有影响,在250mg/L的菲浓度时,48小时内可降解完全。此外,通过全基因组测序,获得了S.yanoikuyae SJTF8的全基因组序列,并发现了三个质粒。注释了与胁迫耐受性和PAHs降解相关的基因,发现它们分别主要分布在1号质粒和2号质粒中。在菌株SJTF8基因组中发现了36个与...

【文章页数】：116 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 多环芳烃(PAHs)污染概述
        1.1.1 PAHs的种类、结构与理化性质
        1.1.2 PAHs的来源、分布与污染现状
        1.1.3 PAHs的去除方法
    1.2 PAHs的微生物修复与代谢途径
        1.2.1 细菌对PAHs的降解及代谢途径
        1.2.2 真菌对PAHs的降解及代谢途径
        1.2.3 微藻对PAHs的降解及代谢途径
        1.2.4 影响PAHs微生物降解的主要因素
    1.3 PAHs降解的功能基因
        1.3.1 PAHs降解基因的遗传特性
        1.3.2 环羟基化双加氧酶的催化机制
    1.4 环羟基化双加氧酶与高值芳香化合物
        1.4.1 羟基化芳香化合物在精细化工中的广泛应用
        1.4.2 以环羟基化双加氧酶为依托的生物催化剂的应用
    1.5 本课题的研究内容与意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义
第二章 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 菌株、质粒与引物
        2.1.2 培养基与主要试剂
        2.1.3 常用仪器和设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 常规核酸实验
        2.2.2 大肠杆菌感受态细胞制备与转化
        2.2.3 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)
        2.2.4 细菌总RNA提取与TR-qPCR
        2.2.5 PAHs降解菌株的富集分离与理化特征检测
        2.2.6 菌株SJTF8 的培养
        2.2.7 重组菌株的全细胞催化
        2.2.8 多序列比对与系统发育树分析
        2.2.9 菌株SJTF8的ANI分析
        2.2.10 菌株SJTF8 的基因组测序与分析
        2.2.11 蛋白质三维结构同源建模
        2.2.12 HPLC的分析方法
        2.2.13 LC-MS的分析方法
        2.2.14 NMR的分析方法
        2.2.15 产物的分离方法
第三章 结果与讨论
    3.1 PAHs降解菌株的分离鉴定
        3.1.1 分离筛选高效降解菲菌株及生理生化表征
        3.1.2 菌株SJTF8的16SrDNA的序列分析
        3.1.3 菌株SJTF8的ANI分析
    3.2 菌株SJTF8 对多环芳烃具有高效的降解能力
        3.2.1 菌株SJTF8 对菲具有高效的降解能
        3.2.2 菌株SJTF8 可以多种芳香化合物为唯一碳源生长
        3.2.3 菌株SJTF8 可耐受多种典型重金属
        3.2.4 菌株SJTF8 可耐受酸性环境
        3.2.5 表面活性剂对菌株SJTF8 降解的影响
    3.3 菌株SJTF8 基因组的分析结果
        3.3.1 菌株SJTF8 基因组的基本信息
        3.3.2 菌株SJTF8 基因组谱图及功能分区分析
        3.3.3 菌株SJTF8 降解菲的完整代谢通路分析
        3.3.4 菌株SJTF8 中存在与重金属抗性相关的基因
    3.4 菌株SJTF8 双加氧酶基因的鉴定及功能研究
        3.4.1 PAHs降解基因与菌株SJTF8的2 号质粒相关
        3.4.2 多个双加氧酶编码基因存在于2 号质粒中
        3.4.3 菲诱导双加氧酶编码基因转录水平的显著上调
        3.4.4 双加氧酶催化菲的双羟基化
        3.4.5 双加氧酶催化其他底物的双羟基化
        3.4.6 双加氧酶的多序列比对、进化树分析和三维结构模拟
    3.5 重组菌株可用于多种高值芳香化合物的生产
        3.5.1 高值化合物2-羟基苯并呋喃的放大生产
        3.5.2 多种高值芳香化合物的放大生产
    3.6 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 研究总结
    4.2 课题展望
参考文献
附录1 质粒与菌株列表
附录2 引物列表
附录3 试剂盒列表
附录4 溶液配制方法
附录5 仪器设备列表
附录6 LC-MS鉴定图谱
附录7 NMR鉴定图谱
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3764283