黄海北部和渤海的冬季表层海水温度平均在2℃左右,部分海域会结冰,溢油事故也屡有发生。溢油事故对海洋环境和人类健康危害极大,由于低温会导致石油污染物持久存在而且会加大溢油应急工作的难度,因此同等程度的溢油事故如果发生在低温海域则危害更大。利用低温菌降解石油污染物是治理低温下溢油污染的一种有效方法,但目前筛选出的能在0℃左右高效降解石油的菌株主要筛选自极地环境,分离自我国海域的鲜有报导。由于土著微生物更适应本地环境,利用土著微生物进行生物修复的效果往往比引入外来菌种好,因此需要筛选出我国本地菌。此外,为了获得更好的生物修复效果,需要考察菌株在处理实际溢油时的应用效果,研究细菌群落对石油污染的响应。本研究侧重我国海域的低温石油降解菌筛选和细菌群落对石油污染响应,主要研究成果包括:1.筛选出了6株石油烃降解菌,分别命名为Pseudoalteromonas sp.QY-1、Pseudoalteromonas sp.QN-1、Rhodococcus sp.QY-2、Planococcus sp DC-1、Cobetia sp.QF-1、Pseudoalteromonas sp.DC-2。在实验室条件下,这6株菌均能在0℃降解石油烃,其中菌株Rhodococcus sp.QY-2对原油的降解率最高,在0℃、原油初始浓度5 g/L、菌液接种量10%(v/v)、降解60 d后原油生物降解率为52.6±2.0%;菌株Pseudoalteromonas sp.QN-1对萘的降解率最高,在0℃、萘初始浓度2g/L、菌液接种量10%(v/v)、降解30d后萘的生物降解率为80.6±2.5%。2.菌株Cobetia sp.DC-2的基因组长度为4,084,184bp,GC含量为57.44%。编码基因3,513个,总长为3,470,121bp。在基因组中发现了与石油烃降解相关的基因,同时注释到了一些氯烷烃和氯烯烃、氯环己烷和氯苯等外源化合物降解的代谢通路。在基因组中还注释到了与鼠李糖脂表面活性剂合成与调控相关的功能基因。此外,也发现了与适冷性相关的基因,如冷休蛋白CspA。3.于2015年1月30日～3月29日期间,在大连海事大学码头进行了海洋溢油污染生物修复模拟实验。实验期间,表层海水平均温度为4.5℃。采用高通量测序的方法,系统的研究了石油污染生物修复过程中微生物群落结构和功能的动态变化。进行生物修复后,样本中黄杆菌科(Flavobacteriaceae)和科尔韦尔氏菌科(Colwelliaceae)的细菌和油螺旋菌(Oleispira)、交替假单胞菌(Pseudoalteromonas)、极地杆菌(Polaribacter)、弓形菌(Arcobacter)的丰度明显增加,是降解石油的关键菌种。样本中与石油烃降解相关的功能基因含量显著增加。4.在2015年3月11日～4月14日期间,对大连东港商务区附近岩石潮间带的油污礁石(2015年2月末被原油污染)进行了原位生物修复。实验期间表层海水温度在4.0～7.5℃之间。将所筛选的菌株配制成生物修复试剂,喷洒于受石油污染的岩石表面。经过一个半月的修复,与自然风化相比,原油的降解率达到了75.1±8.9%。利用高通量测序方法研究该区域细菌群落对石油污染的响应,结果表明:溢油后岩石潮间带的海水中细菌群落的物种丰富度、均匀度、多样性均明显下降,蓝细菌(Cyanobacteria)大量繁殖成为绝对优势种(87.39%)。同时,一些与石油烃降解相关的功能基因丰度明显高于未被污染海水中的细菌群落。例如,溢油后与烷烃降解相关的主要酶系之一“P450”丰度增加了 8倍,一些与多环芳烃降解相关基因的丰度增加了 3倍。