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偶氮染料和三苯甲烷染料在印染工业中广泛应用，染料废水的自然排放引起环境水体等严重污染，造成水生动植物的死亡、生态系统失衡等问题，直接或间接威胁人类的安全。染料大多为难降解化合物，传统的理化处理法效率低、成本高且易产生二次污染，而生物降解法因具有成本低廉、环保、高效等优点，越来越受到青睐。 综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program，IODP)利用先进的钻探技术，能够获取大洋深部生物圈的特殊生境微生物。这些微生物往往具有独特生物学及生理学特性，因此有可能具有特殊的应用价值。IODP337航次钻探深度为1200-2466mbsf(meters below subseafloor)，本实验室已从岩芯样品中分离获得多株纯培养真菌。 为了开发洋底沉积物微生物资源，本研究首先对前期分离获得的真菌进行了不同种类染料降解功能的研究，筛选出一株裂褶菌(15R-5-F01)，具有广谱、高效染料降解活性，对甲基红(Methyl Red，MR)、中性红(Neutral Red，NR)、活性蓝21(Reactive Blue21，RB21)、孔雀石绿(Malachite Green，MG)和台盼蓝(Trypan Blue，TB)等均具有良好的降解效果，尤其对偶氮类染料甲基红和三苯甲烷染料孔雀石绿的降解效果为佳。随后，我们对影响该菌降解效率的因素、降解产物的组成及生物毒性、降解机理等进行了研究，具体结果如下: 1、采用单因子逐步优化技术，研究了摇瓶培养裂褶菌15R-5-F01降解甲基红、孔雀石绿(终浓度:100mg/L)的最佳氧气、温度、pH、碳源及氮源条件，结果显示: (1)通气与否对该菌降解基红、孔雀石绿的影响不大，降解率均＞96％。 (2)该菌降解基红、孔雀石绿的最适pH为6.0，降解率均＞96％。 (3)该菌降解基红、孔雀石绿的最佳温度为30℃，降解率均＞97％。 (4)该菌降解甲基红的最佳碳源为乳糖，最佳使用量为15.0g/L;降解孔雀石绿的最佳碳源为麦芽糊精，最佳使用量为10g/L，在此条件下，该菌对甲基红、孔雀石绿的降解率均大于98％。 (5)裂褶菌15R-5-F01降解甲基红的最佳氮源为牛脑心浸粉，最佳使用量为5.0g/L;降解孔雀石绿的最佳氮源为酵母浸粉，最佳使用量为2.5g/L。在此条件下，该菌对基红、孔雀石绿的降解率均大于97％。 总结上述结果，得到降解甲基红的优化培养条件是:碳源为15.0g/L乳糖，氮源为5.0g/L牛脑心浸粉，pH为6.0，培养温度为30℃;降解孔雀石绿的优化培养条件是:碳源为10.0g/L麦芽糊精，氮源为2.5g/L酵母浸粉，pH为6.0，培养温度为30℃。 2、在优化培养条件下，研究不同盐度、金属离子种类和浓度、甲基红/孔雀石绿浓度对裂褶菌15R-5-F01-降解效果的影响。结果显示: (1)在0％～9％盐度(NaCl)范围内，甲基红降解率均高于87％，在0％～12％盐度(NaCl)范围内，孔雀石绿降解率均高于81％，过高的盐度均导致甲基红、孔雀石绿降解率下降。 (2)13种金属离子(终浓度:0.1mM)对甲基红、孔雀石绿的降解率有不同的影响，其中，Zn2+对甲基红的降解无明显影响，而Cu2+则对孔雀石绿的降解无显著影响;其它金属离子均对甲基红、孔雀石绿降解有不同程度的抑制作用，其中Cd2+的抑制作用最大，与不加金属离子对照相比，甲基红、孔雀石绿降解率分别降低了20.28％和53.44％。进一步的研究表明，裂褶菌15R-5-F01降解甲基红的Zn2+耐受范围为0.0-2.0mM，降解孔雀石绿的Cu2+耐受范围为0.0-1.0mM。 (3)在50-500mg/L的甲基红浓度范围内，降解率均高于90％。在＜250mg/L的孔雀石绿浓度范围，降解率在91％以上;过高的孔雀石绿浓度导致降解率下降，400mg/L时，降解率为43.64％，与100mg/L时的降解率相比降低了55.27％。 3、在优化培养条件下，研究裂褶菌15R-5-F01连续降解甲基红、孔雀石绿能力。结果显示: (1)在1-3个降解周期中，甲基红的降解率均＞85％，第4个降解周期降解率开始明显下降，到第6个降解周期时降解率仅为32.05％。 (2)在第1-7个降解周期中，孔雀石绿降解率均＞98％，第8个降解周期降解率开始下降，到第10个降解周期时降解率仅为40.69％。 4、裂褶菌15R-5-F01降解不同浓度甲基红及孔雀石绿过程中锰过氧化物酶(MnP)、漆酶(Lac)、木质素过氧化物酶(LiP)酶活检测结果表明:甲基红降解起主要作用的是MnP，其次是Lac和LiP;而对孔雀石绿降解起主要作用的是MnP和Lac。 5、GC-MS数据分析结果显示，甲基红降解产物包含对氨基-N，N-二甲基苯胺、2-氨基苯甲酸、苯胺和N，N-二甲基苯胺，孔雀石绿降解产物为4-二甲氨基苯酚和4-(二甲氨基)二苯甲酮。 6、植物毒性结果表明，未降解的100mg/L的甲基红和孔雀石绿对水稻、小麦及红豆种子的发芽及生长具有很强的抑制作用，而二者的降解产物几乎无抑制作用。此外，未降解的孔雀石绿对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌）及革兰氏阴性菌（铜绿假单胞杆菌）均有抑制作用，降解产物则失去了毒性。 基于上述研究结果，我们认为洋底沉积物来源的裂褶菌15R-5-F01具有高效降解甲基红、孔雀石绿等染料的能力，可以作为一种高效和环境友好的染料生物降解菌种资源。