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地中海富盐菌是研究极端嗜盐古菌PHA代谢的模式菌株,它可利用多种廉价碳源高效合成PHBHV,具有重要的工业开发潜力。本实验室的前期工作较为系统和深入地研究了该菌PHBHV的合成途径和调控以及菌体对PHA的分解再利用,但关于极端嗜盐古菌PHBHV材料在环境中的降解过程没有涉及。 本文研究了该类材料在营养耗尽的活性污泥中的降解过程,探索决定其降解速率的关键因素。检测了材料在降解前后的重量和分子量损失,单体比例、热力学性质、材料表面形貌的改变。研究结果发现在降解过程中,PHA材料的重量和分子量均有明显的降低,而PHA的单体比例基本不变。有意思的是,R-PHBHV-2含有30 mol%3HV含量,结晶度最低,但其降解速率却比具有最高3HV含量的R-PHBHV-3或具有最粗糙表面形貌的O-PHBHV-1更快。经过分析,发现极端嗜盐古菌PHBHV材料结晶度越低,降解速率越快。在降解过程中,大多数材料的热分解温度呈现降低的趋势,说明随着降解过程的发生,材料的热稳定性逐渐降低。此外,通过SEM观察降解5周后的样品表面,发现各材料表面均有不同程度的侵蚀现象,在材料表面黏附有大量、形态多样的微生物。进一步对活性污泥中的微生物进行了初步鉴定,分析了具有编码胞外PHA解聚酶的微生物,它们可能主要负责了PHBHV膜的降解。最终影响极端嗜盐古菌PHBHV材料降解速率的关键因素是其结晶度,结晶度与3HV含量和链微结构密切相关。极端嗜盐古菌合成的高规整O-PHBHV-1具有微米孔洞表面形貌,具有良好的凝血特性,暗示其具有潜在的创伤修复应用前景。本部分工作通过融合表达PhaP-TP1来赋予O-PHBHV-1材料抗菌止血双重性质。PhaP是Ralstonia eutropha的PHA颗粒结合蛋白,可以结合在PHA膜表面;TP1是来自于中国鲎的抗菌肽Tachplesin1(TP1),具有广谱的抗菌效果。通过摸索不同的表达质粒,优化蛋白表达条件,最终实现了PhaP-TP1在大肠杆菌的部分可溶性表达,浓度为2mg/mL。经条件致病菌枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、蜡样芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、苏云金芽孢杆菌的抑菌实验,发现PhaP-TP1对上述菌株的生长具有显著的抑制作用。利用PhaP-TP1对O-PHBHV-1进行修饰,发现修饰材料对铜绿假单胞菌具有高达93%的抑菌效果。在大肠杆菌中成功表达了融合蛋白PhaP-TP1,它对部分典型条件致病菌具有广谱抗菌活性。利用PhaP-TP1对潜在凝血材料O-PHBHV-1进行修饰,赋予其抗菌活性,从而为其在创伤修复领域的应用奠定基础。