《重要石油微生物治理石油污染的代謝調控機制研究》是依託南開大學，由王威擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：重要石油微生物治理石油污染的代謝調控機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王威
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
微生物治理石油污染是最具發展潛力的技術手段。認識石油微生物的代謝調控機制有助於更有效地利用和改造微生物，從而突破這一技術的發展瓶頸。嗜熱脫氮土壤芽胞桿菌NG80-2是一株能夠降解重油和多種芳香烴的重要石油細菌。由於其具有兼性厭氧的特徵，是研究石油微生物分別在有氧和無氧條件下的代謝調控模式的絕好材料。前期研究已經破譯了該菌的全基因組序列圖譜，並且首次鑑定了長鏈烷烴降解途徑及苯甲酸等多種新型的芳香烴降解途徑。本項目將在此研究基礎上，採用蛋白質組學、轉錄組學、代謝組學和生物信息學的研究方法，進一步識別和鑑定該菌的石油烴降解和調控基因，從分子水平上揭示石油微生物的代謝調控和環境適應性機制，建立微生物降解石油烴（包括有氧和無氧）的代謝調控網路模型。重點研究該菌在無氧條件下的石油烴降解的調控機制，研究脫氮途徑的表達、調控及其與石油烴降解的協同作用機制，為進一步改造或構建高效厭氧石油降解工程菌奠定基礎。
結題摘要
本項目在前期研究基礎上，針對具有兼性厭氧特徵的模式石油菌NG80-2，採用轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、比較基因組學和生物信息學的研究方法，進一步識別和鑑定了該菌中石油烴降解的重要功能及調控基因，從分子水平上研究了石油菌的代謝調控和環境適應性機制，揭示了有氧和無氧條件下降解烷烴的代謝網路及異同，並在石油污染生物治理、重油乳化、生物煉化等技術的套用以及其它相關石油菌的研究方面取得重要成果。發表學術論文10篇（SCI收錄7篇），申請國內發明專利2項。主要包括： （1）在代謝組學水平上研究該菌無氧降解烷烴的規律，揭示其無氧降解烷烴與脫氮途徑的協同作用（依賴NO3-而不能利用NH4+），發現烷烴無氧降解範圍（C15-C18）小於有氧降解範圍（C15-C36）。（2）利用轉錄組學手段發現其烷烴的無氧降解與有氧降解途徑的差異（同為利用LadA起始，而後續醇醛脫氫酶不同），並進一步證實脫氮途徑的調控與烷烴無氧降解之間的協同作用。這是首次在分子水平上揭示烷烴無氧降解的代謝通路，為進一步改造或構建高效厭氧石油烴降解工程菌奠定基礎。（3）比較基因組學研究顯示，NG80-2與同種標準株DSM465（不能降解烷烴）的全基因組共享2991個基因。除第一步關鍵基因LadA只存在於NG80-2的質粒（外源獲得）中外，其它烷烴降解途徑相關的所有基因均為兩者共有，這表明LadA的獲得賦予了NG80-2利用烷烴為唯一碳源的生長能力。這是首次發現由一個基因介導細菌獲得一條新的生存途徑的現象，為認識環境壓力與細菌進化間的關係提供新的例證。（4）烷烴降解關鍵基因LadA的改造結果表明，突變酶活性提高2-3.4倍，在治理石油污染中具有更為顯著的套用價值和優勢。（5）首次完成關於嗜熱菌降解芳香化合物的蛋白組學研究，揭示四條芳香化合物降解途徑的非特異誘導程度、相關調控因子及對中心能量代謝途徑的調控。完成了關鍵基因在大腸桿菌中的高效表達，為開發生物降解製品並實現產業化提供基礎。（6）在套用研究方面，開展了NG80-2處理採油和石化廢水的研究，證實該菌在石油污染生物治理方面具有較好的套用前景。發明了採用微生物菌劑製備乳化重油產品的創新性技術方法。開發了利用NG80-2生產380號清潔型船舶燃料油的生物技術。（7）在其它石油菌研究方面，完成了採油菌腸屬桿菌FY-7合成纖維素的j機制研究及戈登氏菌C-6中生物脫硫途徑的分子遺傳分析。
