成晶节杆菌NT16降解多环芳烃和含氧多环芳烃的特性及机理研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文成晶节杆菌NT16降解多环芳烃和含氧多环芳烃的特性及机理研究*专业：环境科学与工程硕士生：赵龙妹指导教师：聂麦茜教授摘要多环芳烃是普遍存在于环境中的一种持久性有机污染物，在生物降解过程中可转化为毒性更高、且易积累的含氧多环芳烃，从而给生态环境和人类健康带来危害。节杆菌是土壤环境中广泛存在的一类革兰氏阳性菌，其生物降解功能突出，越来越受到研究学者的关注。本文以课题组前期分离筛选出的成晶节杆菌NT16为受试菌，研究了其降解多环芳烃和含氧多环芳烃的特性及机理。本论文以萘、菲、芘、1-羟基-2-萘甲酸

2、（1H2NA）和1-萘酚为主要研究对象，以液液萃取为样品的预处理方法，以液相色谱、TOC测定仪、紫外分光光谱、三维荧光光谱、气相色谱-质谱联用仪等分析手段，获得以下成果：（1）NT16菌可代谢多环芳烃、含氧多环芳烃、糖类及表面活性剂等多种碳源，能在高达2000mg/L的萘、菲、芘高毒溶液中顽强生长。在多环芳烃碳源上通过二次或三次生长，最大生长量OD600nm可达到1.22-1.42，并能随培养时间的延长，不断降解和矿化萘、菲、芘。从降解液紫外、荧光光谱变化趋势也证实了多环芳烃在不断被降解，且转化产物不断积累。（2）NT1

3、6菌能以50mg/L的1H2NA为唯一碳源和能源生长，最大生长量OD600nm达0.77，细胞生长与1H2NA降解同步进行。该菌通过邻位开环裂解将1H2NA转化成4-（2'-羧基苯基）-2-氧-3-丁烯酸产物。降解条件优化结果为：接菌量10%，初始pH为9，硝酸铵为氮源，需要足够的氧化性硫源，1H2NA适合生长浓度为50mg/L。（3）共存丁二酸、丙二酸碳源，可显著提高NT16菌降解和矿化1H2NA的能力，120h时，使体系中细胞生长量分别提高53%和62%，还可使1H2NA的降解*基金项目：国家自然科学基金（No.51

4、278405）西安建筑科技大学硕士学位论文效率分别提高9%和7%，并同时加速1H2NA碳源的矿化。（4）尽管1-萘酚对NT16菌细胞生长有明显的毒性，但50mg/L的1-萘酚条件下，该菌仍能顽强生长。NT16菌胞内含1H2NA羟化酶、邻位开环裂解酶、脱羧酶，水杨酸羟化酶，邻苯二酚开环裂解酶等5种分解1H2NA的氧化酶。启动NT16菌降解1H2NA的是羟化酶。仅以1H2NA为碳源时，细胞中除1H2NA脱羧酶活未检出外，其余4种酶活均较高；共存丙二酸、丁二酸可提高细胞氧化酶的表达量，尤其是细胞中蛋白大小为14.3KDa、25

5、KDa、45KDa、60KDa或97.2KDa的表达得到提高。本论文的研究结果为认识节杆菌降解多环芳烃的规律，并将为该类菌应用于污染环境的修复奠定基础。关键词：成晶节杆菌；降解；多环芳烃；含氧多环芳烃；代谢途径；酶活力西安建筑科技大学硕士学位论文StudyontheCharacteristicsofPolycyclicAromaticHydrocarbonsandOxygen-containingPolycyclicAromaticHydrocarbonsDegradationbyArthrobactercrystall

6、opoietesNT16Specialty:EnvironmentalScienceandEngineeringName:LongmeiZhaoSupervisor:MaiqianNieAbstractPolycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)arepersistentorganicpollutantsthatareubiquitousintheenvironment.Theycanbeconvertedintooxygen-containingpolycyclicaromatichydro

7、carbons(OPAHs)withhighertoxicityandeasyaccumulationinthebiodegradationprocess,whichisharmfultotheecologicalenvironmentandhumanhealth.Arthrobacterisatypeofgram-positivebacteriumwidelyexistinginthesoilenvironmentanditsbiodegradationfunctionisprominent,whichhasbeenp

8、aidmoreandmoreattentionbyresearchers.Inthispaper,theexperimentalstrainsofArthrobactercrystallopoietesNT16whichwasisolatedandselectedbyourresearchgroupwereusedt