CN101195810A - 一种多环芳烃高效降解菌系及其应用 - Google Patents

一种多环芳烃高效降解菌系及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多环芳烃高效降解菌系及其应用，该菌系包括革兰氏染色阴性的鞘氨醇单胞菌属的菌株GP3A和革兰氏染色阴性的菌株GP3B；GP3A为接触酶阳性，氧化酶阳性，非发酵型，专性需氧，菌体形态为无芽孢短杆状，菌落表面光滑不透明，边缘整齐，有光泽；GP3B为接触酶强阳性，氧化酶阴性，非发酵型，专性需氧，菌体形态为无芽孢杆状，菌落较小，表面光滑不透明，边缘整齐。该菌系可在好氧条件下高效降解多环芳烃芘，在以10mg/L菲为共代谢底物时可促进菌系GP3对多环芳烃芘的降解作用。该菌系GP3不仅有较强的芘降解能力，而且也有较强的环境适应能力，可用于修复废水生物处理和污染环境。

Description

一种多环芳烃高效降解菌系及其应用
技术领域
本发明属于环境污染物生物处理技术领域，具体涉及一种多环芳烃高效降解菌系及其应用。
背景技术
多环芳烃(PAHs)是指两个或两个以上的苯环以链状、角状或串状排列组成的化合物，主要来源于化石燃料的燃烧、石油开采的泄漏和石油炼制过程的废物排放等。PAHs在环境中的含量虽然微量但是分布广泛，由于多环芳烃的潜在毒性、致癌性及致畸诱变作用，对人类健康和生态环境具有明显的生态风险。美国环保局(USEPA)在上个世纪八十年代就将16种未带分支的PAHs列入了环境优先污染物的黑名单。
近年来，随着石油及石油产品的大量使用，环境中的多环芳烃有不断增多的趋势。另外，多环芳烃的遗传毒性和致癌性随着苯环数目的增加而增加，在4、5个环时毒性最高。芘是多环芳烃四个苯环的代表物，在环境中广泛存在，是检测多环芳烃污染的指示物。研究表明，多环芳烃的水解和光解速率都非常缓慢，生物降解成为它们从环境中缓慢消失的主要途径，因此高效降解菌的筛选成为修复多环芳烃污染的生态系统的关键。
目前，人们通过人工富集培养等技术，已经分离得到很多能降解或转化某种多环芳烃的细菌、真菌、放线菌、藻类等，大多数来自土壤微生物，其中细菌由于在生化上的多种适应能力以及容易诱发突变菌种从而占据了主要地位。但是对多环芳烃芘的降解效率还有待提高，已分离到芘的高效菌种不多。另一方面，在实际污染修复中，多环芳烃的降解过程往往是微生物菌系的协同代谢完成的。因此，寻找能适应真实环境的高效降解菌是目前环境保护研究的热点问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有降解多环芳烃芘存在的难题，提供一种多环芳烃高效降解菌系及其应用，主要是在废水生物处理和环境污染修复中用于降解多环芳烃芘中的应用。
本发明所提供的高效降解菌系GP3来源于广州石化总厂附近受石化产品污染的土壤，经人工富集培养、分离纯化得到。该混合菌系GP3由两种纯菌GP3A和GP3B所组成。菌株GP3A革兰氏染色阴性，其菌落表面光滑不透明、边缘整齐、有光泽，菌体形态为无芽孢短杆状，接触酶阳性，氧化酶阳性，非发酵型，专性需氧，菌株GP3A Pseudomonas sp.GP3A)的16SrDNA的GeneBank的登录号为EU233280，于2007年10月25日在武汉的中国典型培养物保藏中心保藏，编号为M207166。菌株GP3B(Pandoraea pnomenusa GP3B)革兰氏染色阴性，菌落较小，表面光滑不透明，边缘整齐，菌体形态为无芽孢杆状，接触酶强阳性，氧化酶阴性，非发酵型，专性需氧，菌株16SrDNA的GeneBank的登录号为EU233279，于2007年10月25日在武汉的中国典型培养物保藏中心保藏，编号为M207167。
该降解菌系的最适生长条件为：pH＝3.8～8.3，温度30～40℃。
该混合菌系能利用芘作为唯一碳源和能源生长繁殖，将芘完全矿化成CO2和H2O。在纯培养条件下，该菌系7天能将无机盐培养基中15mg/L的芘降解90％以上。如果添加适量的共代谢底物菲可以提高该菌系降解的效率。菌株GP3A和GP3B组成的混合菌系GP3在中性和偏酸性的较宽pH范围内均能很好的降解芘，另外，该菌系能耐受一定浓度的Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子，并且在芘的初始浓度为5～30mg/L范围内混合菌均可以较好的降解芘，这将对该混合菌系在含多环芳烃工业废水的生物处理和污染环境的生物修复中发挥重要作用。
附图说明
图1混合菌GP3的细胞生长与芘的降解曲线图，
—□—培养液中芘的残留率，—◆—培养液中GP3的菌密度。
图2芘初始浓度对菌系GP3降解率的影响。
具体实施方式
实施例1：Pseudomonas sp.GP3A和Pandoraea pnomenusa GP3B的分离与降解芘的性能
现场采集广州石化总厂受石化产品污染的土壤，采用以芘为唯一碳源的纯无机盐体系驯化芘降解菌，芘的初始浓度保持15mg/L。无机盐培养液(MSM)成分：5.0ml/L磷酸盐缓冲液(8.5g/LKH2PO4，21.75g/L K2HPO4·H2O，33.4g/LNa2HPO4·12H2O，5.0g/LNH4)C)，3.0ml/LMgSO4水溶液(22.5g/L)，1.0ml/LCaCl2水溶液(36.4g/L)，1.0ml/L FeCl3水溶液(0.25g/L)，1.0ml/L微量元素溶液(39.9mg/L MnSO4·H2O，42.8mg/L ZnSO4·H2O，34.7mg/L(NH4)6Mo7O24·4H2O)。经过若干代反复驯化，在固体培养基(NR)中划线培养，得到多株纯菌，纯菌经过接种至液体培养基中验证其降解芘的能力，最后得到由GP3A和GP3B组成的芘的高效降解菌系GP3，菌株GP3A经16S rDNA鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)，菌株GP3B经16S rDNA鉴定为Pandoraeap nomenusa。NR成分：蛋白胨10g，牛肉膏5g，NaCl 5g，琼脂条15g，蒸馏水1L，调pH为7.0。
将混合菌系GP3接种至含芘15mg/L的MSM培养基中，在150r/min、30℃摇床中避光振荡培养，在第0、1、2、3、4、5、6、7d的同一时间分别取样测定培养液中菌密度和芘的残留率，实验结果见图1。由图1的生长曲线可以看出，在培养初期(0～1d)，混合菌GP3生长相对缓慢，这是微生物对外源异生物质的适应过程。随着培养时间的延长(1～4d)，微生物进入对数生长期，对芘的降解作用增强。到第4d时，GP3对芘的降解率达到70.6％，生物量增加了38倍。到降解的后期(4～7天)，微生物进入稳定期，混合菌对芘的降解曲线趋于平缓，残留的芘得到进一步的降解。到第7天时，GP3的菌密度达到5×107Cell·mL-1，芘的降解率达到90％以上。
本实施例说明分离驯化所得到的降解菌系GP3可利用多环芳烃芘作为唯一碳源和能源进行生长繁殖，并且具有高效降解芘的能力。
实施例2：pH对芘降解作用的影响
调节MSM培养基为不同pH值(4～11)，在初始芘浓度为15mg/L的条件下，培养7d，测定pH值对菌体生长的影响。表1为pH对芘降解作用的影响。
                        表1
  实际初始pH值   降解率(％)   菌密度(Cell·mL-1)
  3.86.27.18.310.9   89.3±1.897.0±1.090.6±2.374.1±13.92.6±0.2   7.9×1061.1×1078.2×1064.0×106-
由表1可以看出，在pH为6.2时，降解菌系GP3对芘的降解作用最强，在7天后其降解率达97.0％；在pH为10.9时降解率受到较大的抑制，仅为2.6％，说明GP3在偏酸性环境中更有利于降解芘。GP3在不同pH值下的菌密度表明，pH对微生物生长的影响与降解率相一致。在pH值在3.8～8.3时，GP3的生长受到影响不大，而当pH值为10.9时，微生物已经不能存活。在酸性到弱碱性环境时，GP3对芘的降解率均较高，在这样宽广的范围内能够高效的发挥降解芘的能力，表明GP3在实际污染物处理中能够适应复杂的环境条件。
本实施例说明菌系GP3在中性和偏酸性的较宽pH范围内均能较好的降解芘，为其在不同pH环境中的应用提供了保证。
实施例3：芘初始浓度对菌系G P3降解芘的影响
在芘浓度分别为5、10、15、20和30mg·L-1的MSM中，7d后混合菌GP3对的降解率分别为99.5％、94.8％、87.6％、79.1％与75.7％(见图2)。由图2可知，GP3能将初始浓度为5mg·L-1的芘几乎完全降解，但是当芘的初始浓度增加时，残留芘的浓度便显著增加。当芘浓度达到30mg·L-1时，其降解效能受到一定的抑制，这可能是因为高浓度芘在降解过程中积累了某种有害的中间产物，对微生物产生了一定的毒害作用。微生物对芘的绝对降解量随着初始浓度的升高而升高，可能是因为降解芘的酶的活性随之升高引起的。
本实施例说明菌系GP3可在较高(5～30mg/L)的浓度范围内较好的降解多环芳烃芘，为其在多环芳烃污染环境中的修复提供了保证。
实施例4：添加葡萄糖和菲对菌系GP3的细胞生长与芘降解率的影响
将GP3接种至含芘15mg/L的MSM培养基中，然后在培养液中分别添加不同浓度的葡萄糖蛋和菲作为共代谢底物。表2为添加不同浓度葡萄糖、菲对GP3细胞生长与芘降解的影响。
                                    表2
  葡萄糖浓度(mg·L-1) 降解率(％) 菌密度(Cell·mL-1)   菲浓度(mg·L-1) 降解率(％)   菌密度(Cell·mL-1)
  1005001000MSM+菌+芘   81.0±5.265.9±1.129.6±3.286.2±0.7 3.2×1085.1×1086.9×1086.6×107   1050100MSM+芘   90.5±1.872.4±0.571.8±1.10   2.1×1083.1×1071.9×107-
由表2给出的数据可知，当葡萄糖浓度为100mg·L-1时，芘的降解效率与不加葡萄糖对照相差不大；但当葡萄糖的浓度增加到1000mg·L-1时，芘的降解率急剧下降至29.6％。添加了100～1000mg·L-1的葡萄糖会抑制混合菌GP3对芘的利用，同时GP3的菌密度要比只加芘时要高。从表2也可知添加低浓度的菲(10mg·L-1)有利于促进混合菌系GP3的生长，提高其对芘的降解效率。但当菲的浓度达到50～100mg·L-1时，GP3的菌密度则降低，其对芘的降解也受到抑制。
本实施例说明添加适量共代谢底物可促进降解菌系GP3的生长，同时提高其对芘的降解率。
实施例4：不同重金属离子对菌系GP3降解芘的影响
将GP3接种至含芘15mg/L的MSM培养基中，在150r/min、30℃摇床中避光振荡培养，分别加入不同浓度的重金属离子Zn2+、Cd2+以及Cu2+、不添加重金属做对照，培养7d进行芘降解实验。表3是重金属离子对菌株降解芘的影响。
                                表3
  Zn2+浓度(mg·L-1)   降解率(％)   Cu2+浓度(mg·L-1)   降解率(％)   Cd2+浓度(mg·L-1)   降解率(％)
  103050100   87.8±4.828.4±2.023.6±1.129.5±3.5   103050100   30.6±1.923.1±0.515.8±5.17.4±1.5   2510MSM+菌+芘   13.7±0.514.9±2.117.2±1.586.2±0.7
由表3可知，GP3对Cd2+的耐性较差，MSM中Cd2+的浓度为2～10mg·L-1时，芘的降解均受到明显的抑制，说明Cd2+对GP3有较大的毒害作用；当Zn2+浓度为10mg·L-1时，芘的降解没有受到影响，但Zn2+浓度在30mg·L-1以上时，GP3对芘的降解率也显著下降；与不加重金属对照，Cu2+对芘的降解也有明显的抑制，而且Cu2+浓度越高，其对芘降解的抑制作用越强。就所实验的三种重金属离子而言，它们均对GP3有一定的毒害作用，而Cd2+的毒性最强。
本实施例说明降解菌系GP3能耐受一定浓度的Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子，为该菌系在有重金属复合污染环境中的应用提供了基础和保证。

Claims (2)

1.一种多环芳烃高效降解菌系，其特征在于：该菌系包括革兰氏染色阴性的鞘氨醇单胞菌属的菌株GP3A(Pseudomonas sp.GP3A)和革兰氏染色阴性的菌株GP3B(Pandoraea pnomenusaGP3B)；GP3A的保藏编号为M207166，为接触酶阳性，氧化酶阳性，非发酵型，专性需氧，菌体形态为无芽孢短杆状，菌落表面光滑不透明，边缘整齐，有光泽；GP3B的保藏编号为M207167，为接触酶强阳性，氧化酶阴性，非发酵型，专性需氧，菌体形态为无芽孢杆状，菌落较小，表面光滑不透明，边缘整齐。
2.根据权利要求1所述的降解菌系在废水生物处理和环境污染修复中的应用。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101948772A (zh) * 2010-08-27 2011-01-19 华南理工大学 降解多环芳烃的高效菌株及其构建方法和应用
CN102000410A (zh) * 2010-10-15 2011-04-06 东北林业大学 一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法
CN101560484B (zh) * 2009-05-27 2011-06-15 华南理工大学 一种藻菌混合微生物制剂及其制法和应用
CN102491533A (zh) * 2011-12-12 2012-06-13 沈阳化工大学 两种菌协同降解多环芳烃的方法
CN101838629B (zh) * 2009-03-17 2012-09-05 清华大学 一种筛选多环芳烃降解菌的方法
CN102864112A (zh) * 2012-10-12 2013-01-09 台州职业技术学院 一株耐重金属的多环芳烃降解菌及其在复合污染土壤修复中的应用
CN102943052A (zh) * 2012-11-22 2013-02-27 台州职业技术学院 一株耐重金属的多环芳烃降解菌及其在复合污染土壤修复中的应用
CN103013859A (zh) * 2012-11-28 2013-04-03 新疆大学 一种菲污染土壤降解菌及其在菲污染土壤修复中的应用
CN103756928A (zh) * 2013-11-26 2014-04-30 浙江大学 用于降解对二甲苯的菌株及其培养方法和应用
CN107475144A (zh) * 2017-04-11 2017-12-15 辽宁科技大学 一种潘多拉菌及其使用方法
CN116836897A (zh) * 2023-09-04 2023-10-03 山东省科学院生态研究所(山东省科学院中日友好生物技术研究中心) 一株鞘氨醇单胞菌和一种修复菌剂及其制备方法与应用

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101838629B (zh) * 2009-03-17 2012-09-05 清华大学 一种筛选多环芳烃降解菌的方法
CN101560484B (zh) * 2009-05-27 2011-06-15 华南理工大学 一种藻菌混合微生物制剂及其制法和应用
CN101948772B (zh) * 2010-08-27 2012-08-08 华南理工大学 降解多环芳烃的菌株及其构建方法和应用
CN101948772A (zh) * 2010-08-27 2011-01-19 华南理工大学 降解多环芳烃的高效菌株及其构建方法和应用
CN102000410A (zh) * 2010-10-15 2011-04-06 东北林业大学 一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法
CN102000410B (zh) * 2010-10-15 2012-01-11 东北林业大学 一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法
CN102491533A (zh) * 2011-12-12 2012-06-13 沈阳化工大学 两种菌协同降解多环芳烃的方法
CN102491533B (zh) * 2011-12-12 2013-04-03 沈阳化工大学 两种菌协同降解多环芳烃的方法
CN102864112B (zh) * 2012-10-12 2014-03-12 台州职业技术学院 一株耐重金属的多环芳烃降解菌及其在复合污染土壤修复中的应用
CN102864112A (zh) * 2012-10-12 2013-01-09 台州职业技术学院 一株耐重金属的多环芳烃降解菌及其在复合污染土壤修复中的应用
CN102943052A (zh) * 2012-11-22 2013-02-27 台州职业技术学院 一株耐重金属的多环芳烃降解菌及其在复合污染土壤修复中的应用
CN103013859A (zh) * 2012-11-28 2013-04-03 新疆大学 一种菲污染土壤降解菌及其在菲污染土壤修复中的应用
CN103756928A (zh) * 2013-11-26 2014-04-30 浙江大学 用于降解对二甲苯的菌株及其培养方法和应用
CN107475144A (zh) * 2017-04-11 2017-12-15 辽宁科技大学 一种潘多拉菌及其使用方法
CN116836897A (zh) * 2023-09-04 2023-10-03 山东省科学院生态研究所(山东省科学院中日友好生物技术研究中心) 一株鞘氨醇单胞菌和一种修复菌剂及其制备方法与应用
CN116836897B (zh) * 2023-09-04 2023-11-28 山东省科学院生态研究所(山东省科学院中日友好生物技术研究中心) 一株鞘氨醇单胞菌和一种修复菌剂及其制备方法与应用

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