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聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)是由细菌合成的一种胞内聚酯,普遍存在于自然界细菌体内。现如今传统塑料制品所带来的白色污染和石油资源面临枯竭的问题日益严重,因此PHA作为可替代传统塑料的环境友好型塑料受到了越来越多的关注。但是受制于其高昂的生产成本一直没得到广泛应用。有研究发现活性污泥中含有大量的PHA生产菌,这为降低PHA的生产成本以及剩余污泥的资源化利用提供了前提条件。本文从能够处理环氧丙烷皂化废水的活性污泥中筛选到了一株PHA高产菌株。利用Biolog微生物鉴定法和16S rDNA测序方法对该菌株进行菌种鉴定,最终确定为泡囊短波单胞菌(Brevundimonas vesicularis)。我们将其命名为Brevundimonas vesicularis UJN1。在此基础上对UJN1的PHA合酶基因phaC进行了PCR扩增,然后对此基因进行了生物信息学分析,预测了UJN1的PHA合酶的基本理化性质和作用机理。随后针对Brevundimonas vesicularis UJN1进行了培养基和发酵条件的优化,以提高其PHA的产量,降低生产成本。本文主要研究内容及结果如下:1.PHA生产菌株的筛选。对从工业污水处理厂取得的新鲜污泥进行驯化培养,采用尼罗兰染色法对驯化后的污泥进行初步筛选,得到19株可能合成PHA的菌株。将这19株菌进行发酵培养,分别测定其菌体干重,并用气相色谱法检测每株菌的PHA产量,选取其中生长情况较好和PHA产量最高的菌株,命名为UJN1。2.UJN1的菌种鉴定。将复筛所得的UJN1菌株进行生理生化实验,结果表明其为革兰氏阴性的非肠道菌。选用GN2微生物鉴定板对此菌株进行了Biolog微生物鉴定。随后又进行了16S rDNA序列测定。通过BLAST序列比对表明此菌株与泡囊短波单胞菌有99%的同源性,由此确定了菌株UJN1为泡囊短波单胞菌(Brevundimonas vesicularis)。3.Brevundimonas vesicularis UJN1 PHA合酶(编码基因为phaC)的生物信息学分析。设计了phaC引物,通过PCR方法克隆得到Brevundimonas vesicularis UJN1 phaC基因序列,并将其成功测序。对phaC基因的开放阅读框、编码蛋白序列的理化性质、疏水性、跨膜区域、信号肽、结构域分析和蛋白质结构进行了生物信息学分析。结果表明该基因ORF长1731 bp,编码576个氨基酸,所编码蛋白质的等电点为5.40。在组成蛋白质的20种氨基酸中,丙氨酸(Ala)所占的比例最高,达到14.2%;不稳定指数(II)为36.13,为稳定蛋白且有较好的亲水性。菌株UJN1的PHA合酶可归属为I型,我们简单的分析了这一PHA合酶的生理生化特征、预测了其合成PHA的机理,这为这一PHA合酶的进一步功能鉴定,表达调控和转基因克隆等研究提供了研究基础和理论依据。4.Brevundimonas vesicularis UJN1生产PHA的条件优化。对筛得的PHA合成菌株Brevundimonas vesicularis UJN1进行了培养基成分(碳源、氮源、碳氮比)和发酵条件(培养时间、初始pH、发酵温度、摇床转速、接种量、装液量等)的优化。同时在完成单因素影响实验的前提下,进行了多因素交互影响实验以获得最适的发酵条件。实验确定了最适的碳源蔗糖与氮源氯化铵的比例为100/1.04,培养基初始pH为6.7,最适培养温度为33.4℃。经过48 h的发酵培养能够得到占细菌干重34.1%的PHA。结果显示发酵优化提高了PHA的合成效率,为利用Brevundimonas vesicularis UJN1大规模合成PHA奠定了理论基础。