產乳化蛋白工程菌修復PCBs污染土壤的效能及微生態效應

《產乳化蛋白工程菌修復PCBs污染土壤的效能及微生態效應》是依託吉林大學，由任何軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：產乳化蛋白工程菌修復PCBs污染土壤的效能及微生態效應
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：任何軍
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

本項目以提高PCBs污染土壤原位生物修復效率為目標，將乳化蛋白基因alnA整合至PCBs降解菌Pseudomonas sp.DN2基因組中，構建PCBs原位生物降解過程中耦合產生生物表面活性劑的基因工程菌。在室內模擬條件下，考察乳化蛋白AlnA溶解PCBs的性能及分子機制、環境與調控因子對工程菌產生AlnA的影響；建立AlnA對土壤中PCBs的解吸模型，闡明工程菌修復PCBs污染土壤過程中土壤微生物量周轉及群落演替規律。明確工程菌修復PCBs污染土壤的效能及對土壤微生態系統的影響。本研究可獲得多功能PCBs降解菌株，有助於PCBs污染土壤原位生物修復效率低下問題的解決，具有明確的現實意義。並對指導生物修復的合理運作具有重要的理論意義。

結題摘要

成功的從抗輻射不動桿菌（Acinetobacter radioresistens）中克隆到了編碼生物乳化劑alnA 的基因，並將其在BL21（DE3）plys宿主菌中進行了高效表達，並通過親和層析、透析及western blot和質譜分析獲得了電泳純的目的蛋白；測定了AlnA 蛋白對不同PCBs的溶解活性，發現AlnA 在20ug/mL的濃度下就可將不同氯取代的PCB晶體增溶1.87-6.12倍，其性能遠優於常用表面活性劑吐溫80和環糊精。進一步利用分子模擬與對接技術解析AlnA與PCBs分子間相互作用發現，氯原子取代數越高，與AlnA的結合能越強。分析ALnA的表面活性劑特性表明，其最小表面張力為37.89mN/m，及其面臨界膠束濃度為1.07g/L. 考察ALnA在土壤中的吸附解吸動力學表明，其行為可用Freundilich方程描述，其相關性為0.99，並且Freundilich常數和異質因子為6.87和0.563.相對於吐溫80和鼠李糖脂，ALnA表現出對土壤中PCBs優異的解吸性能。植物提取實驗證明，ALnA可有效促進苜蓿對土壤中PCBs的解吸。GFP標記的工程菌株與出發菌株相比，降解性能差別不大。經歷60天修復後表明工程菌在土壤中可有效定殖。比較土壤中PCBs去除率表明，2,2′/2,6在四種處理中去除率相近。但對於三氯代同系物，工程菌處理和加入AlnA處理的去除率均明顯高於不加菌和加DN2處理。其中對占變壓器油質量百分比9%以上的2,5, 2′-PCB,可去除80%以上。利用Biolog和DGGE分析土壤微生物群落結構的變化，發現向土壤中施加AlnA、DN2和工程菌均能明顯導致土壤原始微生物群落結構發生改變，其微生物多樣性明顯增多。對比來看，加入AlnA與加入DN2後微生物群落結構相似，但加入AlnA的樣品中優勢種群的豐度明顯高於加入DN2的土壤。加入工程菌後的微生物群落結構與加入AlnA和加入DN2的差異較大。在加入AlnA和加入DN2的土壤中，某些種群趨於消亡，而在加入AlnA和加入DN2土壤中沒有出現的一些微生物種類，形成了優勢種群。