鞘氨醇單孢菌代謝硫氮氧雜環(huán)化合物機(jī)理研究.pdf

1、雜環(huán)化合物(含有SNO雜原子的化合物)例如咔唑(carbazole，CA)、二苯并呋喃(dibenzofum，DBF)和二苯并噻吩(dibenzothiophene，DBT)以及它們的代謝產(chǎn)物廣泛分布在被石油或雜芬油污染的地下水、海水和土壤等環(huán)境中。這些雜環(huán)化合物和別的多環(huán)芳香族(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)化合物隨著石油加工、煤汽化及木材保存過(guò)程中雜芬油的使用廣泛地散布到環(huán)境之中。根據(jù)報(bào)

2、道，很多雜環(huán)化合物具有致癌、致突變和致畸形等三致特性，因此這些化合物釋放到環(huán)境中會(huì)嚴(yán)重地威脅到人類的健康。微生物修復(fù)以其低成本、高效率，以及環(huán)境友好等特性引起了人們的廣泛關(guān)注。 本工作使用實(shí)驗(yàn)室前期分離得到的一株CA高效降解菌株XLDN2-5為研究對(duì)象。對(duì)XIDN2-5進(jìn)行了鑒定，XLDN2-5為桿狀革蘭氏陰性細(xì)菌；接觸酶、β-羥基丁酸鹽試驗(yàn)、硝酸鹽還原試驗(yàn)、檸檬酸鹽生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)、葡萄糖氧化試驗(yàn)、膠液化試驗(yàn)、麥康凱培養(yǎng)基生長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)果

3、呈陽(yáng)性；甲基紅試驗(yàn)、熒光色素試驗(yàn)、脲酶試驗(yàn)、乙酰甲基甲醇試驗(yàn)(VP)、產(chǎn)生吲哚試驗(yàn)、硫化氫產(chǎn)生試驗(yàn)、甘露醇氧化產(chǎn)酸、明氧化酶反應(yīng)、水解淀粉試驗(yàn)等結(jié)果呈陰性；菌株16S rDNA經(jīng)測(cè)序及序列比對(duì)結(jié)果顯示，XLDN2-5與印hingomonasyanoikuyae有99﹪的相似性。對(duì)于XLDN2-5細(xì)胞脂肪酸分析也取得類似的結(jié)果，因此XLDN2-5初步鑒定為Sphingomonas sp.XLDN2-5。Sphingomonas sp.XL

4、DN2-5能夠以CA為唯一碳源、氮源和能源生長(zhǎng)，分析CA代謝產(chǎn)物檢測(cè)到(1H)-4-quinolinone，該產(chǎn)物是有角度雙加氧的代謝產(chǎn)物，因此初步判斷該菌代謝CA可能通過(guò)有角度雙加氧途徑。實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有檢測(cè)到鄰氨基苯甲酸(anthranilic acid，AA)，但是XLDN2-5能夠利用AA為底物生長(zhǎng)。 利用CA培養(yǎng)的XLDN2-5的休止細(xì)胞作用DBF和DBT結(jié)果顯示：XLDN2-5能夠通過(guò)有角度途徑代謝DBF生成水楊酸，同時(shí)實(shí)

5、驗(yàn)中也檢測(cè)到單羥基二苯并呋哺，說(shuō)明XLDN2-5能夠通過(guò)側(cè)面雙加氧途徑作用DBF，但是沒(méi)有檢測(cè)到側(cè)面雙加氧途徑進(jìn)一步的代謝產(chǎn)物。分析DBT的中間物檢測(cè)到dibenzothiophenesulfoxide (DBTO) 和 dibenzothiophene sulfone (DBTO<,2>)，說(shuō)明XLDN2-5能夠進(jìn)行硫氧化生成DBT亞砜和砜，但是這兩種中間產(chǎn)物積累不能進(jìn)一步被作用；同時(shí)還檢測(cè)到二羥基二苯并噻吩和單羥基二苯并噻吩，DBT

6、被XLDN2-5作用后通過(guò)紫外檢測(cè)(3100，Simadzu，Japan)顯示其在472nm有最大吸收峰(A<,472>)，A<,472>伴隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，推測(cè)是開(kāi)環(huán)產(chǎn)物trans-4(2-(3hydroxy)-thianaphthenyl-2-oxo-3-butenoic acid，說(shuō)明XLDN2-5不但能通過(guò)側(cè)面雙加氧方式作用DBT，并且能進(jìn)一步開(kāi)環(huán)，這在環(huán)境修復(fù)上具有很大的利用價(jià)值。XLDN2-5生長(zhǎng)體系能夠同時(shí)作用CA、D

7、BF和DBT，經(jīng)過(guò)40小時(shí)的培養(yǎng)90﹪的DBT被降解，CA和DBF則被完全降解。苯并噻吩(benzothiophene，BT)是含硫的雜環(huán)化合物，該物質(zhì)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是卻極難被微生物降解。目前尚無(wú)能以BT為唯一碳源生長(zhǎng)的微生物的報(bào)道。實(shí)驗(yàn)通過(guò)XLDN2-5休止細(xì)胞作用BT檢測(cè)到一系列轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，包括萘并苯噻吩 benzo[b]naphtha[1，2-d]thiophene(BN12T)，BN12T是由兩個(gè)BTO通過(guò)Diels-Alder

8、反應(yīng)并進(jìn)一步脫氧脫氫生成的。因?yàn)锽N12T較底物更難降解，微生物共代謝BT生成BNTs類物質(zhì)可能對(duì)環(huán)境更不利。 通過(guò)對(duì)烷基取代的BTs降解可以看出烷基取代的BTs較BT更難降解，同時(shí)烷基的取代位置也直接影響降解能否進(jìn)行或者降解的效率。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：生長(zhǎng)體系下共降解BTs與CA的降解成正比關(guān)系。3-MBT能夠完全抑制XLDN2-5的降解活力，當(dāng)加入0.3 mM 3-MBT時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CA和3-MBT的降解，同時(shí)發(fā)現(xiàn)菌體有結(jié)塊現(xiàn)象，說(shuō)