微囊藻毒素的厌氧降解及兼性厌氧降解菌的分离

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由于微囊藻毒素(Microcystin,MC)具有强烈的肝毒性,因此MC在饮用水中的迁移转化规律已引起日益重视。微生物降解过程被认为是水体中MC归趋的主要途径之一,尽管国内外学者对MC的微生物降解方面进行了大量研究,但主要集中于MC的好氧微生物降解方面。由于自然水体中普遍存在着厌氧环境,那么厌氧降解过程很可能对MC的迁移转化产生重要影响,但是目前对于MC在厌氧条件下的降解过程却未见报道,也没有分离出MC兼性厌氧降解菌。因此本文首先考察了MCLR在厌氧条件下的降解过程,然后从滇池沉积物中分离出2株MCLR兼性厌氧降解菌,并对其中的1株进行了降解能力研究以及初步鉴定。具体内容及结果如下: 1.滇池沉积物菌群对微囊藻毒素的厌氧生物降解。 通过室内模拟实验,研究了滇池沉积物中混合菌群在厌氧条件下对MCLR的降解能力,并考察了环境因素和外加营养源对该过程的影响。结果表明,厌氧条件下MCLR2d内从5mg/L迅速降解到检测限以下,说明该菌群在厌氧条件下对MCLR具有较强的降解能力,并且可以利用MCLR作为唯一氮源。在实验温度范围内,MCLR的降解速率随着温度的升高而增大。酸性条件下MCLR的厌氧降解缓慢(pH=5.0)甚至停止(pH=3.0),而中性(pH=7.0)和碱性(pH为9.0、11.0)条件下降解速率没有显著差异。单独添加葡萄糖可以产生酸性物质而使体系的pH下降,从而抑制MCLR的降解,但是同时添加硝酸盐可以消除这一影响。单独添加硝酸盐对MCLR的厌氧降解也有显著的抑制作用,说明硝酸根在这一过程中未被MCLR厌氧降解菌用作最终电子受体。这些结果表明,厌氧降解可能是沉积物中MCLR转化的另一重要途径,该过程在MCLR污染治理方面具有潜在的应用价值。 2.MCLR兼性厌氧降解菌的分离纯化及降解能力研究。 通过三层平板分离法,从长期遭受蓝藻水华污染的滇池沉积物中分离得到2株能够以MCLR作为氮源生长的兼性厌氧降解菌,其中菌株4W20在缺氧条件下6d内对MCLR的降解率能达到80%以上,另外1株对MCLR的降解率不到60%,因此选取降解能力较强的菌株4W20进行后续实验。 与缺氧条件相比,好氧条件下菌株4W20在6d内对MCLR的降解率达100%,而厌氧条件下6d内对MCLR的降解率为66.7%。说明该菌株在不同溶解氧条件下仍具有很强的降解能力,且溶解氧含量升高,菌株对MCLR的降解能力增强。 3.MCLR兼性厌氧降解菌的初步鉴定和保存。 通过考察MCLR兼性厌氧降解菌的形态特征和生理生化特性对菌株进行初步鉴定。在好氧条件下菌株4W20的菌落形态为圆形,乳白色(偏淡黄色),直径约1~1.5mm,边缘紧缩,表面光滑、湿润,半透明。在缺氧条件下生长的过程中伴随着菌落形态的变化,生长初期均为圆形,乳白色,直径0.5~0.8mm,边缘紧缩。生长末期为近似圆形,乳白色,直径1.5mm,边缘出现小锯齿状。该降解菌为不运动的革兰氏阴性杆菌,属于兼性厌氧菌,大小为0.5μm×2μm,无荚膜,无芽孢。通过生理生化鉴定试验可知,该降解菌均能利用葡萄糖和甘露糖产酸,MR、VP反应和尿素酶检测呈阳性,能利用丙二酸盐,具有过氧化氢酶和半乳糖苷酶,不水解淀粉和纤维素,明胶液化和苯丙氨酸脱氢酶呈阴性,不产生硫化氢,不能在氰化钾培养基上生长。通过以上形态学和生理生化特性,初步鉴定MCLR兼性厌氧降解菌4W20属于水拉恩氏菌属(Rahnellaaquatilis)。 通过对比液体石蜡保存法、甘油—生理盐水保存法、低温甘油保存法、甘油菌液对半保存法和蒸馏水保存法这5种方法的优劣发现,甘油菌液对半保存法既能使菌株保持原始性状,又能保证菌株具有很强的降解活性。所以最终选择甘油菌液对半保存法作为MCLR兼性厌氧降解菌的保存方法。
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