跨界融合构建基因工程菌Fhhh降解废水分子遗传学研究

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构建基因工程菌Fhhh,是为了获得兼具高降解性、高适应性、高絮凝性的工程菌株,用以探索高效处理精对苯二甲酸(PTA)废水的生物工程技术。Fhhh在降废水解过程中的分子遗传稳定性,是研究的目标内容。 构建Fhhh采用原生质体融合技术,通过基因的体内重组,将真核原核2个界3个亲株的优势性能,整合于Fhhh的细胞之中。这3个亲株是:(1)高降解性的黄孢原毛平革菌PC(Phanerochaetechrysosporium);(2)高适应性的土著细菌YZ1;(3)高絮凝性的酿酒酵母SC(Saccharomycescerevisiae)。 研究表明,经700代以上转接培养和降解废水的反应之后,Fhhh仍然同时含有来自3个亲株的目标基因DNA片段。而3个亲株的本身,只含有各自的基因DNA片段。3个亲株的目标基因DNA片段是:(1)PC的降解性基因mnp和lip;(2)土著细菌YZ1的16SrDNA;(3)SC的絮凝性基因FLO1。应用聚合酶链式反应(PCR)DNA扩增技术,测定出Fhhh同时含有3亲株目标基因DNA片段的分子遗传稳定性。 PC亲株的降解性基因mnp和lip,以及SC亲株的絮凝性基因FLO1的DNA碱基序列,在国际基因数据库中已有登录。本研究仅对亲株细菌YZ1的目标DNA即16SrDNA的碱基序列进行了测定。 应用测定获得的YZ1-16SrDNA的碱基序列,对YZ1的种属进行分子分类学鉴定。参比GenBank中已有序列,进行Blast同源性分析,然后利用生物信息学软件绘制出细菌分子分类的系统进化树,鉴定出亲株YZ1是芽孢杆菌属(Bacillus)细菌。 Fhhh能够生长在同时含有链霉素(100u/ml)和制霉菌素(100u/ml)的培养基上,真菌和细菌亲株只能分别生长在含有单一抗菌素培养基上。Fhhh的双抗特征,为筛选与鉴定Fhhh,提供了简便的生物化学方法。 电子扫描显微镜(SEM)测定细胞形态的结果表明,Fhhh细胞为近圆形状,SC为椭圆形,PC为菌丝体,YZ1为杆状。Fhhh细胞体积介于3亲株之间,与三亲株之间差异显著(P<0.01)。 Fhhh降解PTA石油化工废水的研究表明,与土著细菌YZ1相比,可提高比降解率(生物负荷率)5.67倍;可节约反应器体积7.85%、节约曝气费用49.99%、节约处理系统的总费用36.60%。Fhhh对于提高PTA化工废水的处理效率,极具潜力。 亲株酿酒酵母SC不能在PTA废水中存活,但是SC的絮凝性基因FLO1已整合在Fhhh的细胞之中,Fhhh的絮凝比沉降率是土著细菌亲株YZ1的300倍。 国际上已公布的原生质体融合技术专利近1000项。但是中国的原生质体融合技术专利为零,国际上处理废水的原生质体融合技术专利为零。本研究构建Fhhh的原生质体融合的原创性技术成果,已申报技术专利,于2003年3月26日公布[国家知识产权局,02138171.0]。 Fhhh基因工程菌及其系统生物工程技术,已进入国家863[2001AA214191]高技术项目现场工程的研究阶段。
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