南極海洋低溫芳香烴降解菌的篩選、低溫降解特性及其拉曼光譜的研究.pdf

1、南北極地區(qū)具有獨(dú)特的地理及氣候特征，除短暫的夏季部分地區(qū)有冰雪融化外，其余均被常年的冰雪所覆蓋。變化極大的光照輻射、季節(jié)性的光照時(shí)間、極低的溫度造就了極地微生物特殊的生物學(xué)特征。芳香烴（PAHs）是環(huán)境中持久存在的污染物，目前PAHs的生物降解和生物修復(fù)研究主要集中在常溫條件下高效降解PAHs菌株篩選，微生物PAHs降解作用效果，PAHs的微生物降解機(jī)理等方面。極地海洋中的耐冷菌和嗜冷菌已經(jīng)顯現(xiàn)出修復(fù)當(dāng)?shù)囟喹h(huán)芳烴污染的潛力，為低溫環(huán)境中

2、多環(huán)芳烴污染的生物修復(fù)提供了一種有效的辦法。本實(shí)驗(yàn)從南極嗜冷菌以及南極低溫石油烴降解菌中篩選得到低溫芳香烴降解菌，將為我國(guó)北方海域春冬季芳香烴污染物的清除提供新的技術(shù)支持，同時(shí)對(duì)低溫環(huán)境中芳香烴污染的生物修復(fù)具有重要的意義。 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)平板菌落培養(yǎng)篩選以及MMC液體培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選獲得三株能夠在低溫條件下（0～10℃）降解芳香烴的南極低溫細(xì)菌，對(duì)篩選到的三株南極低溫降解菌進(jìn)行平板生長(zhǎng)和降解率試驗(yàn)；通過(guò)生物搖床進(jìn)行單因素試驗(yàn)確定南

3、極低溫降解菌NJ41的最適營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)條件：通過(guò)萘、菲低溫降解、混合菌株的降解試驗(yàn)、脫氫酶試驗(yàn)、酶的熱穩(wěn)定性試驗(yàn)、pH穩(wěn)定性試驗(yàn)，對(duì)南極低溫降解菌NJ41的降解特性和低溫適應(yīng)性進(jìn)行研究，并首次將單細(xì)胞分子振動(dòng)光譜新技術(shù)（拉曼光譜）應(yīng)用于芳香烴微生物低溫降解的研究，首次從單個(gè)細(xì)胞的水平以及細(xì)胞群體水平獲得對(duì)南極細(xì)菌低溫降解芳香烴的新認(rèn)識(shí)。 主要獲得以下結(jié)論：篩選出3株南極低溫芳香烴降解菌NJ41、NJ49和NJ289，其均可以在以

4、萘等芳香烴為唯一碳源的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，并能夠在低溫環(huán)境（0～10℃）中高效的降解芳香烴，10℃條件下120 r/min，10 d時(shí)NJ41對(duì)于萘的降解能力最強(qiáng)為48．8％，NJ49和NJ289的降解能力相對(duì)稍弱，分別為43．5％和36．1％。溫度對(duì)這三株細(xì)菌的降解能力有很大的影響，在10℃時(shí)NJ41具有最高的降解能力，溫度升高降解能力下降，超過(guò)25℃則基本不具有降解能力；NJ49在15℃具有最高的降解能力，超過(guò)25℃沒(méi)有降解能力；N

5、J289也在10℃時(shí)具有最高降解能力時(shí)，但超過(guò)20℃則不具備降解能力。 南極低溫菌NJ41其最佳的生長(zhǎng)溫度為10℃，最適pH為7．5，鹽度為6％，搖床轉(zhuǎn)速為120 r/min，NJ41菌降解能力最強(qiáng)時(shí)萘的濃度為400 mg/L，并隨著萘濃度的升高降解能力逐漸下降：最佳氮源為硝酸銨，添加微量元素能夠促進(jìn)萘的降解，但是微量元素的添加量超過(guò)一定量0．3％（V/V）后并不能促進(jìn)萘的降解。一定含量的溶解氧有利于細(xì)菌NJ41的生長(zhǎng)，因而可

6、以加速萘的生物降解速率。NJ41對(duì)菲的降解能力為10℃條件下37．8％，NJ49對(duì)柴油的降解能力為15℃條件下達(dá)到68％，通過(guò)三株低溫降解菌的混合降解萘的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混合菌群的降解能力并不是單一菌株降解能力的加和。 NJ41的脫氫酶在10℃～40℃之間時(shí)具有相對(duì)較高的酶活力，其中在30℃時(shí)酶活性最強(qiáng)。NJ41的粗酶液在10℃時(shí)較為穩(wěn)定，保溫10 h后仍能保持初活力的88％以上，隨著溫度的升高酶活力急劇下降，30℃時(shí)保溫10 h

7、后酶活力僅剩余20％。NJ41粗酶液降解萘的最適pH值為7．5，酶活力在pH值6．5～8．0之間較穩(wěn)定，能保持最高酶活的70％以上。 初步推斷南極低溫芳香烴降解菌NJ41的拉曼光譜峰值所代表的物質(zhì)，其中位于783 cm-1、812 cm-1處主要是磷脂類(lèi)和油酸，1004 cm-1附近的峰主要代表物質(zhì)是脂類(lèi)，峰值1156 cm-1處代表的物質(zhì)是葡聚糖類(lèi)，1370 cm-1處是核苷酸類(lèi)遺傳物質(zhì)，1435 cm-1和1516 cm-