耐盐多环芳烃降解菌的分离鉴定及其对盐胁迫的响应机制研究

多环芳烃(PAHs)是石油烃的重要组分,是典型的具有“三致”效应的持久性有机污染物。我国陆上油田区与盐渍化区域VE-822研究购买高度重叠,造成了油田土壤受到了多环芳烃污染与盐渍化的双重胁迫。由于高盐环境对耐受性较差的微生物生存具有显著的负面影响,影响了土壤多环芳烃污染的自然消散和人为生物修复效率,因此筛选具有高效PAHs降解能力的耐盐微生物具有十分重要的意义。然而目前国内外缺少耐盐降解微生物资源的掌握,且对其响应盐胁迫的机制尚不明确。本文以胜利油田含油污泥为菌源,利用高通量筛选技术进行了耐盐高效PAHs降解菌株的MS-275配制筛选与分离,获得多环芳烃降解菌51株;通过分析耐盐高效降解微生物在不同盐胁迫程度下的生长曲线以及降解效率、细胞膜脂肪酸和相容性溶质(四氢嘧啶)的变化,探究了耐盐PAHs降解微生物在生理层面对盐胁迫的响应机制;最后,通过分析耐盐PAHs降解菌在不同盐胁迫条件下的蛋白质差异和代谢功能基因表达量的变化,探讨了降解微生物在功能层级对盐胁迫的响应机制。主要研究内容和结果如下:1.利用高通量筛选技术初步分离出51株PAHs降解菌;对初筛得到的降解菌株进一步测定其对多环芳烃的周降解效率,根据菌株对PAHs的降解能力筛选得到高效PAHs降解菌株;然后通过分析菌株在0~3%不同盐度环境下其对PAHs的降解能力情况,进一步筛选出耐盐高效多环芳烃降解菌;将获得的耐盐高效菲降解菌A-5与A-11进行16 S r DNA鉴定表明,A-5为菲假节杆菌(Pseudarthrobacter phenanthrenivorans),A-11为副氧化微杆菌(Microbacterium paraoxydans);对降解PAHs相对更加高效的菌株A-5进行全基因组测序,在全基因组序列中获得多个多环芳烃降解基因以及相关耐盐基因。2.菌株P.phenanthrenivorans A-5在7%以下盐浓度环境的LB培养基内均能较好生长,但相比低盐度下其生长速度受到一定程度的抑制。在不同盐度的LB培养基中,菌株A-5细胞膜饱和脂肪酸含量随盐度增加而减少,而不饱和脂肪酸含量则随之提高,同时,随着盐度的增加,A-5胞内四氢嘧啶的含量也呈现升高的趋势。3.菌株A-5在不同盐度无机盐培养基中对菲的周降解率随盐度升高而降低;在Na Cl添加浓度低于3%时,A-5对菲的周降解率高于79.54%;而当Na Cl浓度为5%和7%时,降解率显著下降为2.98%和1.56%。该菌在不添加Na Cl、添加1%和3%Na Cl三种以菲为唯一碳源的无机盐培养基中,多环芳烃降解功能基因PAH-RHDα(羟基化双加氧酶α亚基)的表达量随盐度升高下降。以添加7%Na Cl与不添加Na Cl的LB培养基中的菌株A-5为研究对象,进行组间差异蛋白组学分upper respiratory infection析,比较组间共筛选到435个差异表达蛋白质,其中上调差异蛋白质数目为134个,鉴定到上调差异表达蛋白质中与耐盐相关的蛋白质有10个,并通过结构域、GO与KEGG进一步分析差异表达蛋白的功能及参与的代谢通路,从功能水平揭示了P.phenanthrenivorans A-5在面对盐胁迫时其细胞适应性响应过程。