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炔雌醇(Ethinylestradiol,EE2)是人工合成的新兴内分泌干扰物,其雌激素活性和结构稳定性较同类化合物更高,可降解性更差。微生物通过代谢作用可以将EE2完全降解,但其代谢活性易受低温抑制,导致降解率低下。本课题针对低温下微生物对EE2等复杂有机污染物降解率低的问题,重点考察了本实验室筛选获得的高效低温降解菌Pseudomonassp.CBZ-4在以EE2为底物的培养环境中的生长特性及对EE2的降解性能,以及冷激蛋白适冷机制,从而进一步研究菌株CBZ-4在低温下的降解机制。 本研究考察了各种环境因素对菌株CBZ-4的生长及EE2降解特性,确定最佳培养条件为:培养基初始pH为7,培养温度为10℃,摇床转速为150r/min,接种量为10%。以初始浓度为100mg/L的EE2连续培养240h后,EE2降解率可达44%。连续培养7d后,菌株CBZ-4对初始浓度均为25mg/L的EE2、E2、E1和CBZ的混合底物的总去除率可达52%。分析降解体系TOC变化趋势,并采用GC-MS分析菌体代谢产物,初步推测菌株CBZ-4先将EE2转化为E1,最终生成H2O和CO2。 为了解EE2浓度对菌株CBZ-4生长及EE2降解的影响,考察了不同EE2初始浓度下菌株CBZ-4的生长状况,用Logistic方程构建了菌体生长动力学模型,菌株CBZ-4的最大比生长速率为0.011,最大生物量为0.128mg/L;根据休眠细胞实验的不同初始浓度EE2的降解状况,EE2浓度低于120mg/L时,菌株CBZ-4对EE2的降解符合一级反应动力学,平均比降解速率为0.068/h;高于120mg/L的EE2对菌体的降解能力有抑制作用。 经全基因组测序、测序数据拼接、组装及注释结果得到菌株CBZ-4基因组大小为6497331bp;对菌株CBZ-4的基因进行分析,共找到24类功能基因,其中有63个与芳香族化合物降解有关的基因,42个与脂肪酸合成与代谢有关的基因,并发现6个与适冷有关的CSPs基因的存在,分别将这6个基因进行克隆,以大肠杆菌作为载体进行表达,发现CSPs基因可以提高大肠杆菌的适冷能力,说明CSPs基因在菌株CBZ-4在低温下生长代谢的维持起到关键作用。