|
编译：曾军，编辑：小菌菌、江舜尧。 原创微文，欢迎转发转载。 芘（四环）降解菌对于研究高分子量多环芳烃的生物降解过程具有重要意义。常规筛选方法效率低下，多仅能获取分枝杆菌等个别菌属。 本研究以期改进传统方法从而获取多种类芘降解菌。研究基本原理为多环芳烃微生物共降解原理，拟通过引入易降解菲提高芘降解菌筛选效率。实验通过不同方案的比较、两轮次的验证明确出有效的筛选方法。研究发现只需在平板筛选步骤中更改筛选底物，即可显著提高芘降解菌筛选效率。 论文ID 原名：Isolation of diverse pyrene-degrading bacteriavia introducing readily utilized phenanthrene. 译名：多种类芘降解菌筛选方法-引入易降解多环芳烃 期刊：Chemosphere IF：5.108 发表时间：2019 作者：曾军、朱清禾、李艳杰、戴叶亮、吴宇澄等 通讯作者：林先贵 作者单位：中国科学院南京土壤研究所 前言 多环芳烃是一类环境中广泛存在的具有“三致”效应的有机污染物，其中高环种类（≥4环）难以生物降解。研究表明，细菌可有效矿化4环及以下的多环芳烃，而难以利用5环及以上的种类。芘是高环多环芳烃生物降解的模式污染物，芘降解菌能够降解2到5环等多种类多环芳烃，是研究高环多环芳烃降解特征和途经的良好对象。分枝杆菌是最普遍也最早被分离的芘降解菌。针对该降解菌近40年的研究，使得研究者在高环多环芳烃生物降解特征、途经、基因、生态等诸多领域都取得了深入认识。 实验设计 1.传统筛选与改进方案 传统筛选包括采样-富集-平板初筛-液体培养复筛等四个步骤，在芘降解菌筛选过程中，传统方法采用芘为筛选底物贯穿始终。 改进方法需要在传统步骤中引入菲，共设计了2个改进方案：其中M2是将富集步骤的芘替换为菲，M3则是在平板初筛中将底物芘进行替换。此外，研究加入了传统的芘降解菌（M1）和菲降解菌（M4）的筛选进行对照比较（表1）。 2.方法设计与分析项目 筛选共进行了两轮实验：第一轮采用两处不同地理位置的污染土壤用于获取有效的筛选方法，第二轮重新采集了一处污染土壤，对优化方案进行验证。 分析项目包括降解菌的分类学鉴定（16S rRNA基因比对），污染物降解特征（唯一碳源、共代谢），和遗传稳定性（无压力条件传代）。 结果 1 获取有效的筛选方法 第一轮的筛选过程，考虑到不同土壤可能筛选出不同的PAH降解菌，因此使用了来自不同地理位置（一处来自南京、一处来自上海）的两个土样。研究发现，尽管采用不同土样，传统方法（M1）和改进方法M2只能筛选出单一种类分枝杆菌（NS4）。相比之下，方法M3获得了更多样化的降解菌（分别命名为NS2，NS5和NS6）。但意外的是，M3却没有筛选出分枝杆菌。M4分离得到一株菲降解菌NS7，用于比较不同降解菌对多环芳烃的降解差异（图1a）。 为了验证M3的有效性，第二轮筛选采集了另一处土壤（来自南京的另一处）进行筛选。采用新方法，又额外获得了三株形态不同的菌株，命名为NK2，NK5和NK6，新方法依然没有筛选出分枝杆菌（图1a）。 这八个形态上不同的菌株与七个属有关，他们分属于放线菌门，变形菌门和厚壁菌门。NS2为博西菌属，NS4为分枝杆菌属，NS5为节杆菌属，NS6为类芽孢菌属，NK2和NK5属于芽孢菌属，NK6属于红球菌属。菲降解菌NS7属于鞘脂菌属（图1b）。 2 降解菌对多环芳烃的降解 降解实验比较了降解菌在平板和液体培养基上对污染物的降解，并比较了唯一碳源和共代谢条件下的降解特征。 结果发现，在芘平板上博西菌NS2和分枝杆菌NS4可降解平板上的污染物，菲降解菌NS7能够观察到微弱的水解圈，而其他筛选菌并未在芘平板上形成明显水解圈；然而，在液体复筛中发现，降解菌在液体培养条件的降解并非与固体平板表现一致。所有历经芘选择压力的降解菌，均可在液体培养基中对芘产生较高效的降解。同时，这些降解菌在共代谢的条件下，还显著提高了对五环苯并[a]芘的降解效果。同等条件下，菲降解菌NS7对芘的降解效率明显差了许多（图2）。 通过无选择压力培养基评估菌株降解能力的遗传稳定性。结果表明，分枝杆菌属NS2，节杆菌属NS5，芽孢杆菌属NK2和NK5的降解能力比较稳定，而博西菌NS2、类芽孢菌属NS6和红球菌属NK6的降解能力容易丧失（图3）。 结论
|
|
|
