鞘氨醇单胞菌研究进展

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1、鞘氨醇单胞菌研究进展作者：刘冰上海交通大学生命学院研究生学号：1080809099摘要：鞘氨醇单胞菌属是一类丰富的新型微生物资源，可用于芳香化合物的生物降解。该属菌株凭借自身的高代谢能力与多功能的生理特性，在环境保护及工业生产方面具有巨大的应用潜力。但是由于对鞘氨醇单胞菌的认识较晚，该菌的生态价值及经济价值很少被关注，对其的研究也停留在初级阶段。本文综述了鞘氨醇单胞菌属自发现以来的研究进展，包括生理生化特性的描述、分类学研究、生物高聚物的合成、特殊组分鞘脂以及相关酶与基因的研究，并结合目前国际研究的热点，提出值得进一步探讨和研

2、究的问题。关键词：鞘氨醇单胞菌；芳香化合物；生物降解；鞘脂随着工业的迅速发展，大量人工合成的异型生物质如药物、杀虫剂、致癌物等被大量生产和使用。这些物质具有相当大的毒性和致癌、致突变作用，在生产和使用过程中，会不可避免地泄漏到环境中，造成严重的环境污染。物理和化学法处理芳香化合物不仅成本较高，而且容易生成其它有毒的末端产物，生物修复技术被证明是芳香化合物污染最有前景的治理手段。研究者已经从环境中分离出多种可降解芳香化合物的菌株，其中假单胞菌属(Pseudomonassp．)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonassp．)菌株

3、是降解芳香族污染物的主要菌株。近年来，鞘氨醇单胞菌凭借其高代谢能力及多功能的生理作用，在环境生物领域的重要性日益增加，越来越多的研究倾向于挖掘该菌巨大的生理生态潜能．本文综述了降解芳香化合物鞘氨醇单胞菌的理化特性。学者们对鞘氨醇单胞菌的认识较晚，1990年日本学者Yabuuchi等首次提出鞘氨醇单胞菌属，将Holmes等1977年从医院临床样本中分离描述的Pseudomonaspaucimobilis菌种重新命名为Sphingomonaspaucimobilis，且鉴定其为鞘氨醇单胞菌属的典型菌种，并描述了该属的生理生化特性。

4、Takeuchi等于1993年对此作了修正。根据16SrRNA序列比较，鞘氨醇单胞菌属于变形细菌的4亚类。该属的菌株均为革兰氏阴性菌，无孢子，以单侧生极性鞭毛运动，多呈黄色，专性需氧且能产生过氧化氢酶．除开菊粉外，鞘氨醇单胞菌可将戊糖、己糖及二糖转变成酸。菌体内主要的呼吸链为泛醌Q-10，细胞脂中的脂肪酸以18：1和2OH14：0为主．DNA的G+C含量在61．6％-67．8％之间。细胞膜内的糖鞘脂成分是鞘氨醇单胞菌，这是区别于其它典型革兰氏阴性菌的重要特征。由于鞘氨醇单胞菌对芳香化合物有极为广泛的代谢能力，并且该菌属某些菌种

5、能够合成有价值的胞外生物高聚物。因此，鞘氨醇单胞菌近年来成为被关注和研究的热点。1鞘氨醇单胞菌的研究进展1．1鞘氨醇单胞菌的降解特性鞘氨醇单胞菌在环境中无处不在，河水、根际、地表及深层的地下的沉积物、海洋，甚至极地土壤中都有它们的踪迹。大量的已经从环境中分离出来。鞘氨醇单胞菌的降解特性型生物质聚合体等的降解都有相关。表1归纳了几种典型。在多环芳烃(PAHs)及六六六(HCH)异构体的降解方面，鞘氨醇单胞菌有着独特的优势。S．yanoikuyaeB1菌株可以降解单环芳烃、联苯、取代芳香化合物及PAHs，是鞘氨醇单胞菌属的模式菌株

6、．B1菌株代谢单环芳烃，如二甲苯与甲苯是采取TOL一质粒代谢途径；苯甲酸则通过meta一断裂途径代谢生成乙醛和丙酮酸盐，如图1所示。尽管很多微生物都可以降解HCH的异构体—HCH，但是只有S．japonicumUT26对·HCH的降解途径研究最为详细。—HCH降解的最重要的步骤为脱氯反应，如图2所示：．y—HCH降解成2，5-二氯对苯二酚(2，5-DCHQ)涉及到上游途径，2，5-二氯对苯二酚的继续降解属于下游途径。此外，鞘氨醇单胞菌还能够降解蒽醌染料及其中间体。1．2鞘氨醇单胞菌的分类学研究随着微生物群落解析技术的发展，鞘氨

7、醇单胞菌的分类学研究也经历了3个阶段。第一阶段是利用传统的培养分离方法，即通过形态学、培养及生理生化特征的比较来鉴定分类鞘氨醇单胞菌。但是，由于鞘氨醇单胞菌的表型特征与其它菌种的相似性，很容易被误归属于其他菌属，因此该法逐渐被第二阶段的生物标记物分类法所取代。生物标记物分类法是通过提取微生物特有的化学成分(即生物标记物)，经定性定量分析来确定微生物归属的分类方法。根据鞘氨醇单胞菌的自身特征，逐渐形成了几种独特的生物标记物分类方法，即：颜色分析，呼吸醌系统分析，聚胺模式分析以及极脂和脂肪酸外形分析。1．2．1颜色分析鞘氨醇单胞菌

8、属的大多数菌株都呈黄色，这种色素用丙酮极易提取，通常在452nm与480nm处有特征吸收峰。S．paucimobilis的黄色色素被鉴定为nostoxan—thin．相比之下，S．yanoikuyae菌株含有更少的色素，RW1与Alcaligenessp．A175菌株不含色素