【摘 要】
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聚乙烯醇（PVA）是一种性能优越的水溶性高分子聚合物材料,由于聚乙烯醇的可生化性差（BOD/COD=0.07）,伴随聚乙烯醇在工业领域的大量使用及生产,含聚乙烯醇废水的排放也逐渐带来包括水体表面泡沫增多,粘度加大,影响好氧微生物的活动等愈加严重的水体污染问题。因此对于聚乙烯醇高效降解菌的筛选驯化及其降解途径的研究对污染水体的修复具有理论和实践意义。本研究以一株聚乙烯醇降解菌Stenotrophom
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聚乙烯醇（PVA）是一种性能优越的水溶性高分子聚合物材料,由于聚乙烯醇的可生化性差（BOD/COD=0.07）,伴随聚乙烯醇在工业领域的大量使用及生产,含聚乙烯醇废水的排放也逐渐带来包括水体表面泡沫增多,粘度加大,影响好氧微生物的活动等愈加严重的水体污染问题。因此对于聚乙烯醇高效降解菌的筛选驯化及其降解途径的研究对污染水体的修复具有理论和实践意义。本研究以一株聚乙烯醇降解菌Stenotrophomonas rhizophila QL-P4为研究对象,通过菌株种属鉴定、降解体系优化、全基因组测序、基因敲除及表型验证等试验和数据分析,扩充了聚乙烯醇生物降解的菌种资源,为该菌株的研发利用、降解机制研究奠定了基础。本研究的主要结果如下:（1）菌株QL-P4在LB培养基上菌落呈圆形凸透镜状,浅黄色玻璃状,不透明,边缘整齐表面光滑。利用场发射扫描电镜对单个细胞进行拍照观察,单个细胞为椭圆杆状,表面多褶皱,长度约为1.65μm,直径约为0.45μm。结合生理生化试验,菌落菌株形态,16S r RNA基因序列测序比对及基因组测序比对结果,确定菌株QL-P4为嗜根性寡养单胞菌,菌株16S r RNA基因序列已上传NCBI Gen Bank,登录号KT935058;全基因组序列上传NCBI Gen Bank,登录号CP016294。（2）检测不同种类及浓度的抗生素对菌株QL-P4的致死浓度,发现菌株QL-P4对四环素、盐酸壮观霉素（致死浓度500mg/L）、氨苄霉素和青霉素（致死浓度200mg/L）有较强的抗性,对红霉素、氯霉素、庆大霉素、卡那霉素抗性较弱（致死浓度均为50mg/L）。（3）研究了发酵降解中培养基的初始p H、初始PVA浓度,碳源种类、氮源种类等条件对菌株QL-P4降解聚乙烯醇的影响,结果表明降解能力最高的发酵条件为培养温度25℃,培养基初始p H=7.0、PVA初始浓度1.0 g/L、培养基最适碳源为PVA唯一碳源、氮源采用无机氮源NO3-及NH4+混合氮源。（4）将出发菌株QL-P4同实验室先前获得的一株聚乙烯醇降解菌:解淀粉芽孢杆菌HK1尝试进行配伍构建共培养降级体系以探究是否菌株在共培养体系中能够具备更高的聚乙烯醇降解能力,但该共培养体系并未表现出更高的降解性能。（5）基于全基因组测序及序列比对结果,对预测与菌株QL-P4降解代谢相关基因构建敲除突变工程菌8株,并完成对部分预测降解基因的敲除试验,表型验证结果表明已获得基因编号为BAY15＿3292、BAY15＿3123、BAY15＿3143、BAY15＿0976、BAY15＿0291、BAY15＿0160的敲除突变菌株,其中Δ3292＿QL-P4、Δ0160＿QL-P4和Δ0291＿QL-P4在聚乙烯醇降解能力上相比野生型菌株有显著差异。上述研究结果表明,PVA降解菌QL-P4由于其优异的降解能力及温和的培养条件,在构建降解菌剂或降解酶制剂上具有巨大的应用价值。对菌株降解基因的敲除试验结果验证了预测的菌株降解通路,为后续从分子水平提升菌株QL-P4降解PVA能力提供了理论支持。
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