论文部分内容阅读
多溴联苯醚是一类典型的溴代阻燃剂,因价格低廉、性能优越,在全球范围内被广泛使用。其中,十溴联苯醚(BDE-209)作为含溴原子数最多的一种化合物,具有环境持久性、生物蓄积性、水溶性低等特点,是环境中普遍存在的全球性有机污染物。BDE-209自身毒性较弱,可能在沉积物等环境介质中的微生物作用下发生一系列迁移、转化,从而产生具有更强毒性的低溴代联苯醚。因此,有必要掌握环境中BDE-209的微生物降解特性和机理,为评估其环境生态效应提供基础数据。本论文通过采集长江口水样和表层沉积物样品,对其中水质参数及微生物群落多样性进行分析。进而,从沉积物中筛选得到BDE-209降解菌,并对其降解特性及机理开展系统研究。首先,根据地理位置将采样点分为口内(11个站位,盐度<1.00%)和口外采样站位(9个站位,盐度>2.50%)。基于沉积物上覆水样的pH、溶解氧、压力、温度、电导率、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、氨氮以及叶绿素a等水质参数的测定,考查研究区域的水质参数分布特性。利用高通量测序技术,考查长江口表层沉积物中微生物群落多样性分布特征。RDA分析结果表明,长江口表层沉积物微生物群落组成与pH、盐度、溶解氧、硝酸盐和亚硝酸盐显著相关。研究中,以BDE-209为唯一碳源,从长江口表层沉积物中筛选得到一株BDE-209高效降解菌株,命名为BJ-1,并对该菌株进行形态观察、生理生化指标鉴定及16S rDNA基因测序。经鉴定,该菌株为戈登氏菌属(Gordonia sp.)。通过正交实验,确定该菌株BJ-1的最适生长条件为pH=8,温度30℃,盐度2.94%,转速150 r·min-1。当BDE-209 浓度 50 mg·L-1、菌株 BJ-1 接种 量 10%、pH=8 及盐度 3.20%时,反应第5 d时BDE-209降解率达78.77%。采用气相色谱-质谱联用仪对降解体系中降解产物进行分析,得到主要降解产物为BDE-207、BDE-199、BDE-184、BDE-154、BDE-101、BDE-52和BDE-11,以此推断BJ-1主要以脱溴途径降解BDE-209。根据BJ-1的16S系统发育树,选取最近似Gordonia sp.的全基因组进行KEGG注释,并对蛋白功能注释结果于KEGG pathway数据库中查找匹配得到注释比较完全的两个代谢通路图,分别为氯环已烷和氯苯代谢通路、二甲苯代谢通路。同时,利用Brenda、NCBI、SyntTax数据库,根据该近似菌株的全基因组注释出功能基因,进行功能酶同源性分析和基因簇同线性分析。近似菌株的全基因组分析表明,菌株BJ-1可能存在乙酸脱卤酶、芳基醇脱氢酶、儿茶酚2,3-双加氧酶编码基因,表明该菌株具有降解BDE-209的生物学基础。进而,选取乙酸脱卤酶、芳基醇脱氢酶、儿茶酚2,3-双加氧酶上下游蛋白在SyntTax数据库上做同线性分析,表明这些功能酶在戈登氏菌属菌株内均具有较高的同线性,结合乙酸脱卤酶、芳基醇脱氢酶、儿茶酚 2,3-双加氧酶的系统发育树分析表明,其在戈登氏菌属内具有一定的遗传保守性,表明该分离菌株确实具有降解BDE-209的能力。