木質(zhì)素共基質(zhì)促進(jìn)白腐菌降解染料機(jī)制探究.pdf

1、染料被廣泛應(yīng)用于紡織和日化等行業(yè)，未處理完全的難降解染料污染物直接排放，給人類健康和生態(tài)平衡帶來了巨大的危害。雖然一些細(xì)菌、真菌尤其是具有木質(zhì)素降解能力的白腐菌能夠在不同程度上降解染料，但染料結(jié)構(gòu)的多樣性以及其難降解性依然是染料高效生物降解的瓶頸問題?；诖?，本論文以白腐菌對木質(zhì)素芳烴化合物的非特異性降解是否有助于各種芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的染料降解為切入點(diǎn)，進(jìn)行了木質(zhì)素與染料共基質(zhì)降解體系的顯著的促進(jìn)作用，并初步揭示了木質(zhì)素共基質(zhì)體系中木質(zhì)素促進(jìn)

2、白腐菌降解染料的分子機(jī)制。論文的主要研究結(jié)果如下：
　　選取了不同種屬白腐菌進(jìn)行木質(zhì)素與染料共基質(zhì)降解研究，結(jié)果表明：木質(zhì)素共基質(zhì)能夠促進(jìn)多株白腐菌對不同染料的降解。木質(zhì)素共基質(zhì)體系下，靈芝屬白腐菌Ganoderma lucidum EN2與乳白耙菌屬白腐菌Irpex lactues CD2對偶氮染料DR5B的脫色率分別提高了34.2％（第2天）和54.8%（第3天），同時(shí)兩株白腐菌對三苯甲烷類染料CV的脫色率提高了44.1%（第

3、3天）和47.1%（第2天）。進(jìn)一步研究表明，木質(zhì)素共基質(zhì)促進(jìn)G.lucidum EN2和I.lacteus CD2對不同染料的降解具有普遍性。其中G.lucidum EN2對DR5B、RB5、DB71、DB38、DB22、CV和BB七種染料的脫色率提高了30%~50%，I.lacteus CD2對上述染料的脫色率提高了38%~55%。
　　對上述兩種典型的白腐菌在木質(zhì)素共基質(zhì)體系下提高偶氮染料降解效率的機(jī)制研究表明：木質(zhì)素共基質(zhì)

4、促進(jìn)不同菌株降解染料的途徑有不同。對于靈芝屬白腐菌G.lucidum EN2而言，木質(zhì)素主要通過增強(qiáng)胞外漆酶活性而加速共基質(zhì)體系中偶氮染料DR5B的降解，漆酶是G.lucidum EN2降解DR5B染料的關(guān)鍵酶系。體外實(shí)驗(yàn)和共基質(zhì)體系降解產(chǎn)物的GC/MS分析揭示，G.lucidum EN2降解木質(zhì)素產(chǎn)生的愈創(chuàng)木酚等物質(zhì)，能提高胞外漆酶活性，從而增強(qiáng)共基質(zhì)體系中偶氮染料的降解。
　　而不產(chǎn)胞外漆酶的乳白耙屬白腐菌I.lacteus

5、CD2在木質(zhì)素共基質(zhì)快速降解DR5B的過程中，則是依賴于一套復(fù)雜的胞外木質(zhì)素降解酶系統(tǒng)。采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)以及蛋白質(zhì)組學(xué)研究了I.lacteus CD2在木質(zhì)素共基質(zhì)體系下的DR5B染料降解增效機(jī)制。結(jié)果顯示，木質(zhì)素與染料共基質(zhì)體系顯著上調(diào)了與多環(huán)芳烴化合物降解代謝相關(guān)的基因表達(dá)，其中包括錳過氧化物酶（Manganese peroxidase,MnP）、多功能過氧化物酶（Versatile Peroxidase,VP）以及與金屬結(jié)合、鐵轉(zhuǎn)運(yùn)相

6、關(guān)的蛋白、另外還有胞外產(chǎn)H2O2相關(guān)氧化還原酶等。除了木質(zhì)素酶系的作用外，依賴羥自由基以及鐵的Fenton反應(yīng)也在DR5B的降解以及木質(zhì)素的解聚過程中起著重要的作用。純化的MnP進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)MnP是I.lacteus CD2在共基質(zhì)體系中快速降解DR5B的關(guān)鍵酶系之一。另外，木質(zhì)素共基質(zhì)降解體系中，胞內(nèi)尿黑酸1,2-雙加氧酶（Homogentisate1,2-dioxygenase,HGD）等芳香化合物開環(huán)代謝酶也顯著被上調(diào)