雌激素降解工程菌的構建與代謝調控機理研究

《雌激素降解工程菌的構建與代謝調控機理研究》是依託東北師範大學，由霍洪亮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雌激素降解工程菌的構建與代謝調控機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：霍洪亮
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

雌激素是一種典型的環境內分泌干擾物，受多環雜化形成的空間位阻效應影響,難以被微生物降解，在許多城市污水處理廠的外排水中都能檢測到其存在。當前，針對水中雌激素生物降解的研究，多集中在工藝條件最佳化和專性降解菌特性分析層面，僅有少數報告涉及基因增強技術套用於去除水中難降解有機物。本項目以典型雌激素--雌二醇、雙酚A和壬基酚為研究對象，開展基因修飾強化生物降解水中雌激素的研究，重點體現在以下三個方面：（1）解析專性降解菌的特異基因片段，闡明菌株對典型雌激素的代謝機制；（2）基因重組拓寬菌株底物利用範圍，提高對雌激素的降解效率；（3）分析重組菌的特異基因表達，獲得重組菌生物強化活性污泥法的調控方法。通過上述研究，可以從基因水平上強化專性菌株的底物利用範圍和降解能力，獲得基因工程菌套用於生物強化活性污泥法的關鍵控制方法，為基因技術套用於污水生物處理系統提供理論指導與技術支持。

結題摘要

背景：環境雌激素是一類影響人類健康，破環生態平衡的內分泌干擾物。環境雌激素的去除方法主要是通過微生物的生物降解代謝來完成。高效雌激素降解菌種類和降解能力需要不斷篩選豐富和強化提升，雌激素降解酶與底物的相互作用機制還需要進一步研究，雌激素降解酶編碼基因特性與表達調控還需要進一步探索。因此，我們將篩選雌激素高效降解菌，並從菌株降解、生長特性、菌株基因組特徵、降解酶基因表達和調控等方面研究雌激素生物降解代謝機制。 研究內容及重要結果：分別取不同雌激素藥廠土樣、泥樣和污水處理廠泥樣、水樣等樣品70個；篩選出雌激素降解菌30餘株，雌激素高效降解菌13株。其中，放線菌門紅球菌屬具有最好的底物適應能力，對大多數高濃度雌激素污染物在實驗時間內可完全降解。雌激素降解最優條件：溫度為27-33℃，pH值為6.8-8，接種量為5-7.5%。通過全基因組測序技術和RT-PCR等分析技術確定了專性降解菌的基因組基本信息和雌激素降解基因的數量、位置、序列長度和功能作用以及在雌激素降解過程中的作用機制。雌激素高效降解菌生物強化活性污泥，能使原污水處理過程中雌激素降解能力增強25-50%。 意義：通過以上研究，填補了國內雌激素降解菌種不足的空白，明確了雌激素降解酶編碼基因的表達和作用機制，同時在專性降解菌強化活性污泥領域做出了首次嘗試。為基因重組菌株的構建提供了理論基礎，為雌激素生物強化降解菌的製備提供更大的可能。