【摘 要】
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偶氮染料是应用最广泛的化学染料,偶氮染料废水排放到环境中将引发人类健康问题及一系列环境问题。微生物及其降解酶对偶氮染料的脱色降解是生物修复的最佳选择。细菌主要通过产生的偶氮还原酶使偶氮键还原断裂,产生的苯胺类物质在好氧条件下再进一步被降解为二氧化碳和水。近年来,已有从细菌中分离鉴定偶氮还原酶基因的报道,但关于嗜盐菌重组偶氮还原酶性质的系统研究较少。从嗜盐菌中鉴定和克隆偶氮还原酶基因、构建可以耐盐脱
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偶氮染料是应用最广泛的化学染料,偶氮染料废水排放到环境中将引发人类健康问题及一系列环境问题。微生物及其降解酶对偶氮染料的脱色降解是生物修复的最佳选择。细菌主要通过产生的偶氮还原酶使偶氮键还原断裂,产生的苯胺类物质在好氧条件下再进一步被降解为二氧化碳和水。近年来,已有从细菌中分离鉴定偶氮还原酶基因的报道,但关于嗜盐菌重组偶氮还原酶性质的系统研究较少。从嗜盐菌中鉴定和克隆偶氮还原酶基因、构建可以耐盐脱色的基因工程菌、研究具有耐盐特性的重组偶氮还原酶性质,在偶氮染料生物修复技术开发方面具有重要意义。本文从嗜盐菌Halomonas venusta DSM 4743中克隆偶氮还原酶基因(azoR),将azoR与表达载体p ET-28a(+)重组后转化至Escherichia coli BL21,获得azoR重组工程菌,并研究重组偶氮还原酶学性质、脱色性能及降解机制。考察13株Halomonas菌株对偶氮染料的脱色能力,其中H.venusta DSM 4743对甲基红的脱色率最高,达到90.1%。采用PCR方法从菌株H.venusta DSM 4743中克隆得到azoR。构建azoR重组表达载体p ET-28a(+)/azoR。用限制性内切酶Bam H I和Sal I分别双酶切H.venusta DSM 4743的azoR和表达载体p ET-28a(+),再用T4 DNA连接酶进行连接,获得azoR重组表达载体p ET-28a(+)/azoR。将p ET-28a(+)/azoR转化至E.coli BL21,通过PCR鉴定和双酶切鉴定,获得azoR工程菌BL21/azoR。诱导BL21/azoR表达azoR,并制备得到重组偶氮还原酶(Azo R)。通过蛋白质电泳观察到BL21/azoR Azo R的特异条带。用制备的Azo R降解甲基红染料,脱色率达到95.9%。对Azo R进行酶学性质研究。Azo R在0~60 g/L的Na Cl浓度范围内的酶活性≥3.7U/m L,60 g/L Na Cl浓度下的酶活性是最高酶活性的82.2%,该酶具有显著的耐盐性。Azo R的最适作用温度为40℃,最适作用p H为6.0。金属离子K+、Ca2+、Mg2+对Azo R的酶活性有一定的激活作用,Mn2+、Cu2+、Fe3+、Zn2+对Azo R的酶活性有一定的抑制作用,Hg2+对Azo R的酶活性有强烈的抑制作用。对Azo R酶动力学进行研究,求得米氏常数Km值为59.0μmo L/L。表征BL21/azoR对甲基红的脱色性能,18 h BL21/azoR对甲基红的脱色率最高为99.3%。对甲基红降解产物进行紫外-可见光谱的全波段扫描分析,脱色后甲基红于430nm处的最大吸收峰消失,在240 nm和305 nm处出现了两个新的吸收峰,推测甲基红被BL21/azoR降解为其它物质。本文采用基因工程技术异源表达H.venusta DSM 4743的azoR,并对Azo R酶学性质进行系统的表征。研究结果在含偶氮染料的高盐废水生物脱色领域具有潜在的应用价值。
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