论文部分内容阅读
二嗯英(Dioxin)是多氯二苯并二噁英(Polychlorinated dibenzo-p-dioxins,PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(Polychlorinated dibenzofurans,PCDFs)两类物质的合称,为强致癌、致突变性物质,可严重干扰有机体的内分泌系统,对人类及各类生物均存在严重的健康威胁,是迄今为止毒性最大的化合物中之一。环境中绝大部分二噁英存在于大气、土壤和水体之中,性质十分稳定,物理、化学处理方法对其去除难度较大。微生物由于具备在各类环境中的广泛存在性、底物利用谱的多样性及对不同环境条件的良好适应性等特征,决定了其在降解利用有机污染物方面有着不可替代的优势,因此微生物降解是治理二噁英污染的一类有效方法。本课题组前期分离到一株二苯并呋喃(DF)降解菌Rhodococcus sp.strain p52,通过研究发现p52中存在两个参与二噁英起始双羟化的双加氧酶基因簇dfdA1A2A3A4及dbfA1A2,且分别位于转移性质粒pDF01(170kb)和pDF02(242kb)上。目前国内外对DF微生物降解进行较为广泛的研究,对于其降解途径和机理都有比较详尽的了解,但是关于DF降解性质粒的接合转移性目前仍缺乏充分的实验证据,尤其是关于革兰氏阳性菌缺乏报道。本研究以红球菌Rhodococcus sp.strain p52为研究对象,通过平板接合实验探讨了二噁英降解质粒pDF01、pDF02接合转移的受体菌范围以及接合转移频率,利用Southern杂交对质粒转移结果进行确认,利用连续传代培养和降解实验测试质粒在新宿主菌中的遗传稳定性和质粒降解基因的表达性能,并研究了质粒pDF01、pDF02在供体菌p52强化活性污泥系统中降解DF的作用。研究结果表明,质粒pDF01和pDF02具备在同属和属间接合转移的能力,可向受体菌—紫红红球菌(Rhodococcusrhodochrous)、红串红球菌(Rhodococcus erythropolis)、大地两面神菌(Terrabacter tumescens)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)成功转移,其中以铜绿假单胞菌作受体菌时质粒pDF01和pDF02接合转移频率最高,达到3.5×10-4(接合子/受体菌)。对铜绿假单胞菌接合子质粒进行Southern杂交和荧光原位杂交(FISH)进一步确认了质粒pDF01、pDF02的存在。二噁英降解质粒pDF01、pDF02在接合子宿主菌中的遗传稳定性的研究结果表明,pDF01、pDF02在铜绿假单胞菌接合子中均具有较高的稳定性,在无选择压力的情况下连续传代培养,可以稳定遗传40代。铜绿假单胞菌菌原受体菌本身不具备降解利用二苯并呋喃的能力,而获得质粒pDF01、pDF02后的接合子可对DF高效利用,说明降解基因在新宿主菌中能够成功表达。接种供体菌Rhodococcus sp.strain p52和活性污泥菌群于DF降解体系中,与只投加菌株p52的降解系统相比,前者显著提高了对DF的降解速率,且在投加了菌株p52的活性污泥细菌降解体系中,分离到能够相对稳定遗传并降解利用DF的节杆菌(Arthrobacter sp.)接合子,进一步分析降解基因在该接合子中的表达状况,发现节杆菌接合子的降解能力与红球菌供体菌株p52相当。另外,对质粒pDF01和pDF02的全基因序列分析揭示了质粒的接合转移性、稳定性和降解功能的遗传基础。本研究结果显示了以降解质粒pDF01、pDF02接合转移为基础的利用生物修复手段去除二噁英类污染物的潜力,可为菌株Rhodococcus sp.strain p52用于环境中二噁英污染物的生物修复提供实验依据。