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天然雌激素中雌二醇(E2)具有极高的雌激素活性,也是主要的环境内分泌干扰物。长时间暴露于受雌激素污染的环境中可能会破坏动物的性发育,对生态平衡和人类都有不利影响。迄今为止,利用微生物的生物降解作用从环境中去除雌激素是最有效的策略之一。目前,已有一系列具有雌激素降解能力的微生物被分离出来,如鞘氨醇单胞菌、假单胞菌、不动杆菌、红球菌和芽孢杆菌。而关于球形赖氨酸芽孢杆菌降解雌激素还鲜有报道。因此,针对新分离出的雌激素降解菌L.sphaericus DH-B01,通过16S rDNA和DNA-DNA杂交方法确定该菌株的菌属分类;通过条件优化实验,确定L.sphaericus DH-B01降解雌激素的最佳条件;通过L.sphaericus DH-B01全基因测序,并对L.sphaericus DH-B01的基因组进行注释,选择相关功能基因进行进一步的研究;通过使用液相色谱仪和液相-色谱/质谱联用仪确定L.sphaericus DH-B01降解雌激素效率,分析生成的代谢产物;通过RT-PCR技术验证L.sphaericus DH-B01雌激素降解酶的表达,并对可能在代谢中起到关键作用的3β-羟基类固醇脱氢酶和邻苯二酚2,3双加氧酶的结构和组成进行分析。本研究为后续的球形赖氨酸芽孢杆菌实际应用提供理论支持,同时丰富了雌激素降解菌的种类。主要研究结果如下:16S rDNA测序表明该细菌与球形赖氨酸芽孢杆菌属具有亲源关系。DNA-DNA杂交验证该细菌属于赖氨酸芽孢杆菌种、球形赖氨酸芽孢杆菌属,因此命名为球形赖氨酸芽孢杆菌DH-B01(Lysinibacillus sphaericus DH-B01,简称L.sphaericus DH-B01)。保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(保藏号CCTCC M 2019039)。L.sphaericus DH-B01自身生长繁殖和降解雌激素的条件在温度30℃、pH 8、投加3 mL菌液、振荡器120 r/min时,降解30 mg/L的E2效率最高,24-48小时之间降解速度最快,48小时即可降解90%以上的E2。使用液相-色谱质谱联用仪对L.sphaericus DH-B01降解E2的代谢产物分子量检测,推测E2被L.sphaericus DH-B01的酶羟基化为E1,E1通过双加氧酶生成4-OH E1,最终进入环裂解,裂解产物最终失去雌激素活性。L.sphaericus DH-B01含有一条染色体,长4,602,887bp;GC含量37.27%;预测编码基因共4395个;蛋白质4278个。107个tRNA、37个rRNA(其中13个5s rRNA、12个16s rRNA、12个23s rRNA),64个串联重复序列,重复序列总长度为18874 bp,占基因组总长度0.49%。基因注释KEGG为2289个,COG为4244个,GO为3581个。L.sphaericus DH-B01降解E2达48小时后,通过RT-PCR技术,验证在降解中乙醇脱氢酶、烯酰辅酶A水合酶、3-羟酰基辅酶A脱氢酶、邻苯二酚2,3双加氧酶、酰基COA脱氢酶、3β-羟基类固醇脱氢酶和短链脱氢酶均有表达。其中,3β-羟基类固醇脱氢酶gene3855和邻苯二酚2,3双加氧酶gene2159具有重要意义。推测gene3855将E2的D环C-17位的CH-OH脱氢生成C=O,gene2159将E2的苯环裂解,进入环裂解。总之,L.sphaericus DH-B01是目前研究中唯数不多被证明高效降解雌激素的球形赖氨酸芽孢杆菌。同时,球形赖氨酸芽孢杆菌作为一种具有重金属耐受性和生物修复潜力的菌属,L.sphaericus DH-B01可在今后的研究中进行特异性结合,应用于复杂的环境,对极端条件环境进行微生物修复,也为重组菌的构建提供特别的细菌载体。