《海洋微生物厭氧降解高分子量多環芳烴的機制研究》是依託汕頭大學，由黃通旺擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海洋微生物厭氧降解高分子量多環芳烴的機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃通旺
- 依託單位：汕頭大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用微生物為主體的生物修復技術是治理海洋環境中持久性有機污染物(POPs)的主要途徑，已成為當今國際海洋環境科學研究的熱點；然而，氧含量不足或厭氧狀態是制約海水和沉積物中污染微生物修復的瓶頸問題。本項目擬以典型POPs、海洋環境有機污染物黑名單之首的高致癌、難降解物質- - -高分子量多環芳烴(PAHs)為研究對象，依靠前期相關研究獲得的強厭氧降解PAHs的海洋施氏假單胞菌JP1等成果，利用先進的化學、現代生物學技術，分析菌株厭氧降解高分子量PAHs的中間代謝產物、推測降解途徑；分離、鑑定其降解過程中的特異蛋白/酶；進一步根據蛋白質測序、資料庫查詢結果，進行降解基因（簇）的克隆及其結構、功能和表達調控研究，選擇關鍵酶的編碼基因進行原核表達和功能驗證。其結果可為充分挖掘海洋環保功能基因資源、詮釋微生物厭氧降解PAHs的分子機制、高效工程菌的構建及成功套用環境有機污染的生物修復過程奠定基礎。
結題摘要
海洋微生物Pseudomonas stutzeri JP1是從汕頭近海沉積物中分離得到的一株兼性厭氧菌，在有氧或厭氧條件下都能以多環芳烴(PAHs)唯一碳源和能源生長，並具有降解菲、熒蒽、苯並(a)芘等多種PAHs污染物的能力。其中有氧條件下培養30天，菌株JP1對10 mg/L 苯並(a)芘的降解率是57%；而厭氧條件下培養49天，菌株對10 mg/L苯並(a)芘的降解率為21.7%。添加不同氮源、碳類、電子受體等，能影響菌株厭氧降解苯並(a)芘的能力。 採用GC/MS技術，檢測到菌株JP1厭氧條件下降解菲、芘、苯並蒽、苯並(a)芘等PAHs的中間代謝產物，並初步推測出菌株降解苯並(a)芘的代謝途徑。在有氧條件下，只檢測到菌株JP1降解苯並(a)芘的中間降解產物，未檢測到其他PAHs的有氧降解產物；苯並(a)芘有氧降解產物則相對複雜，比厭氧降解檢測到更多的產物。 通過對菌株JP1的全基因組序列測定和生物信息學分析發現，其基因組中含有4533個基因，其中的一些基因組成了幾個基因簇，包括：一個有氧降解芳烴、兩個厭氧降解芳烴、三個硝酸鹽還原相關基因的基因簇；並對基因簇中的一些代表性基因通過實時螢光定量PCR進行了轉錄表達功能驗證。 對菌株JP1在含苯並(a)芘的無機鹽培養基中有氧、厭氧條件下進行培養，提取菌株mRNA進行轉錄組學分析，獲得了菌株有氧、厭氧降解苯並(a)芘過程中的轉錄組學信息：在有氧條件下菌株有1781個差異表達基因，其中表達上調基因610個；在厭氧條件下菌株有1581個差異表達基因，其中表達上調基因541個。對比分析厭氧與有氧條件下菌株降解苯並(a)芘的轉錄組學信息，共有641個差異表達基因，其中表達上調基因348個，表達下調基因293個。苯甲醯CoA連線酶途徑是芳烴厭氧降解的中心代謝途徑，在菌株基因組中存在43個該途徑的基因，其中有18個基因存在差異表達。 此外，對菌株JP1厭氧降解苯並(a)芘過程中與降解相關的蛋白、編碼基因進行了研究。本項目所獲結果為闡述高分子量多環芳烴的微生物厭氧降解機制積累了資料。
