微囊藻毒素降解菌CJ5厌氧降解MCLR过程的研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liouxing1984
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微囊藻毒素(Microcystins, MCs)是由水华蓝藻产生的一类环状七肽肝毒素,在水华水体环境中频繁出现,给生态系统及人类健康带来严重威胁。已有研究表明,微生物降解是水环境中MCs去除的主要途径之一,并且有望用于水环境中MCs污染的去除。已经从环境样品中分离并鉴定出40多株MCs降解菌,对MCs的降解过程及机理也有了一定的认识。但是,目前关于MCs微生物降解的研究大部分集中在好氧降解方面,且分离出的降解菌也大都为好氧降解菌,对缺氧和厌氧条件下MCs的降解过程了解很少。最新的研究结果表明,在缺氧厌氧条件下MCs也可以被湖泊沉积物中的土著微生物迅速降解,说明该过程也是MCs在环境中归趋的一条重要途径。但是,目前关于MCs厌氧降解过程的认识还很匮乏。本实验室从滇池沉积物中分离纯化出一株MCs厌氧降解菌CJ5,其16S rDNA序列分析结果表明该菌为Acidaminobacter sp.,它可以在厌氧条件下快速降解MCs。为了进一步深入了解MCs的厌氧降解过程,本文以CJ5为研究对象,通过室内模拟实验,研究了初始接种量、温度、pH值、外加碳氮源及初始MCLR浓度等条件对CJ5菌厌氧降解MCLR的影响;通过提取CJ5菌的胞内酶和胞外酶并分别验证其MCLR降解活性,以确定CJ5菌中MCs降解酶的位置;根据文献报道的MCs降解基因m1rA的引物MF-MR,以CJ5菌基因组DNA作为模板进行PCR扩增,检测该菌是否含有m1rA基因,以推断其可能的降解途径。具体结果如下:(1)CJ5菌厌氧降解MCLR过程受温度和pH值的影响较大,在温度为20℃-30℃条件下,MCLR能够被CJ5菌快速降解,12天内可将初始浓度约为4mg/L的MCLR完全降解,并且无迟滞期。而在低温(10℃、15℃)条件下MCLR降解缓慢,分别经过了6天和8天的迟滞期后MCLR才开始降解,第20天时分别降解68.3%和72.8%。在中性及碱性(pH=7.0-10.0)条件下MCLR可被CJ5菌迅速降解,12天内降解到检测限以下,而在酸性条件下MCLR降解缓慢,在pH为4.0和5.0时,需要近20天的迟滞期后MCLR才开始降解,第40天才能降解到检测限以下。外加碳源和氮源对CJ5厌氧降解MCLR无显著影响。(2)酶活测试结果表明,CJ5菌中的MCs降解酶为胞内酶,这与已经报道的MCs好氧降解菌的降解酶类似。CJ5菌粗酶降解MCs的过程中生成了一种新的降解产物,该产物既不同于已报道的MCs好氧降解中间产物,也与CJ5菌降解MCLR的产物Adda不同。由于该产物在238nm处有特征吸收峰,说明该产物含有完整的Adda基团,这一结果说明CJ5菌的降解途径可能与目前已知的MCs好氧降解途径不同。由于EDTA, PMSF,盐酸苯甲脒,胃蛋白酶抑制剂和胰蛋白酶抑制剂均对CJ5菌粗酶降解MCLR无抑制作用,并且对该产物的产生和累积没有影响,说明该产物可能是CJ5厌氧降解MCs的起始反应的初始产物。(3)以CJ5菌DNA为模板,利用优化的PCR反应条件扩增m1rA基因,结果均未扩增出目标条带,而阳性对照样品可以扩增出相应条带,说明CJ5菌可能不含m1rA基因。这一结果也进一步证明CJ5菌降解MCs的机理不同于已知的好氧降解途径。
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