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多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAils)在环境中分布十分广泛,极易在环境中累积并可通过食物链传递,对人类健康和生态环境具有很大危害性。本研究从石油污染土壤中分离到3株菲降解细菌(菌株Ⅰ、菌株Ⅱ、菌株Ⅲ),它们都能以菲为唯一碳源和能源生长。3株菌中,菌株Ⅱ的生长和菲降解性能最好,经鉴定菌株Ⅱ应属于枯草芽孢杆菌,并命名为Bacillus subtilis Ⅱ。菌株16S rDNA序列与枯草芽孢杆菌属多种菌株的序列相似性都高达99%。通过对菌株Ⅱ实验分析得到的主要结论如下:
1.试验证实该菌株能以菲和芘为唯一碳源和能源生长。菌株Ⅱ对100 mg·L<-1>和150 mg·L<-1>菲浓度下降解效果相近,接种后10d,降解率可分别达到96.3%和199.3%。菌株Ⅱ在以150rag·L<-1>芘为唯一碳源下,接种后10d其降解率可达94.3%。
2.菌株Ⅱ的最适生长温度为30℃。培养基初始pH为7时,菌株Ⅱ的生长较好。添加不同有机物碳源后发现,葡萄糖加入可抑制菌株Ⅱ的菲和芘的降解效果;水杨酸是多环芳烃的代谢中间产物,促进菲和芘的共代谢降解过程。与菲和芘的单基质培养相比。菲和芘的共基质培养促进了菌株Ⅱ的对菲和芘的降解速率;与菌株Ⅱ的纯培养相比,菲降解菌株菌株Ⅰ、菌株Ⅱ、菌株Ⅲ的混培可明显提高培养基中菲的降解速率。此结果显示,共基质培养和多种菌株混培在PAHs污染的生物修复中可能更为可行。
3.在Cu<2+>浓度小于15mg·L<-1>的情况下,Cu<2+>浓度对菌株Ⅱ的生长影响不大,该菌株可以在重金属存在的环境中生长存活。菌体能有效地吸附Cu<2+>,更适合于从低浓度(30mg·g<-1>)的Cu<2+>溶液吸附回收。
4.菌株Ⅱ的降解底物广谱性研究结果显示,菌株Ⅱ能利用儿茶酚和水杨酸,却不能利用邻苯二甲酸,这表明其很可能是通过水杨酸途径来降解菲。另外在菌株Ⅱ中检测到了儿茶酚2,3-双加氧酶的活性,这基本上可认定菌株Ⅱ中拥有菲的水杨酸降解途径,至于其细胞内是否含有其他的菲降解路径还有待于进一步研究。此外,菲诱导前后全细胞蛋白量和儿茶酚2,3-双加氧酶的诱导性分析结果均表明,菌株Ⅱ的菲降解酶系为诱导型酶系,只在需要时才大量表达,其中儿茶酚2,3-双加氧酶主要存在于胞内。