一株多環(huán)芳烴降解菌s21-t17(H)-N3及其應用的制作方法
【專利摘要】一株多環(huán)芳烴降解菌s21-t17(H)-N3及其應用,涉及環(huán)境污染物生物處理。所述多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter?sp.)s21-t17(H)-N3,登記入冊編號為CGMCC?No.9030??稍诮到飧鞣N有機化合物中的應用。所述有機化合物為多環(huán)芳烴類化合物,所述多環(huán)芳烴類化合物包括但不限于萘,菲,蒽,熒蒽,屈,芘,苯并芘等化合物。對所述多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter?sp.)s21-t17(H)-N3進行基因組測序發(fā)現(xiàn),該菌含有與多環(huán)芳烴相關的雙加氧酶基因。所述雙加氧酶基因在該菌降解多環(huán)芳烴時發(fā)揮重要作用。
【專利說明】—株多環(huán)芳烴降解菌s21-t17(H)-N3及其應用
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及環(huán)境污染物生物處理,尤其是涉及一株多環(huán)芳烴降解菌s21-tl7(H) -N3 及其應用。
【背景技術】
[0002]多環(huán)芳經(jīng)(PolycyclicAromatic Hydrocarbons, PAHs)是一類含有至少 I 個苯環(huán)的芳香化合物,化學結構十分穩(wěn)定,疏水性強,不易降解,包括萘、菲、芘等在內(nèi),有200多種。PAHs具有高毒性,有很強的“三致”作用,即:致癌、致畸和致突變作用(Sato H, Aoki Y.Mutagenesis by environmental pollutants and bio-monitoring ofenvironmental mutagens[J].Curr Drug Metab.2002,3(3):311-319 ;Phillips DH.Fiftyyears of benzo(a)pyrene[J].Nature.1983, 303(5917):468-472 ; Sternberg SS.Thecarcinogenesi s, mutagenesis and teratogenesis of insecticides.Review of studies inanimals and man [J].Pharmacology&Therapeutics.1979, 6 (I): 147-166.)。PAHs 是環(huán)境致癌化學物質中最大的一類,其中,苯并[α ]芘、苯并[α ]蒽等是危害最大的,苯并[α ]芘是第一個被發(fā)現(xiàn)的環(huán)境化學致癌物,被國際癌癥研究機構指定為一級致癌物質,已列為國內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測的常規(guī)項目之一。PAHs已受到各國環(huán)境保護組織的重視,美國環(huán)境保護署將16種未帶取代基的PAHs列入了優(yōu)先治理的污染物黑名單(Autrup H, Harris CC, Trump BF etal.Metabolism of benzo (a) pyrene and identification of the major benzo (a) pyrene-DNAadducts in cultured human colon [J].Cancer Res.1978, 38 (IlPtl): 3689-3696.)。
[0003]大氣中的大部分PAHs來源于煤和石油的不完全燃燒,而陸地環(huán)境中則主要來源于固體廢物、工業(yè)漏滲和大氣沉降。海洋環(huán)境主要PAHs來源是海底原油滲漏、海上運輸、油井滲漏、油輪事故等。PAHs是石油中除烷烴以外的主要組分。全世界平均每天開采出七千萬加侖石油,其中有一半需要通過海洋來運輸,在石油的生產(chǎn)運輸過程中不可避免地會發(fā)生油井自然滲漏、海上運輸泄漏等。更為嚴重的是由于油輪事故導致的大范圍污染,污染物中易揮發(fā)的成分通過蒸發(fā)進入大氣中,難溶解難揮發(fā)的成分少數(shù)可以通過光氧化等途徑降解,而多數(shù)則通過黏附于海洋沉積物經(jīng)年累月地在海洋中積累,PAHs就屬于后者。殘留在海洋中的PAHs可能會在海洋生物體內(nèi)富集從而毒害海洋生物。更甚的是,這種難降解的化合物可能會經(jīng)過食物鏈累積作用直接影響到人類健康(Shiaris MP, D.J-S.Polycyclicaromatic hydrocarbons in surficial sediments of Boston Harbour, MA, USA.[J].MarPoll Bull.1986, 17:469 ~472.;Baumard, Budzinski, Garrigues.Polycyclic aromatichydrocarbons in sediments and mussels of the western Mediterranean Sea[J].EnvironToxicol&Chem.1998,15:765-776.)。
[0004]環(huán)境中的PAHs可以通過多種方式去除,包括自然揮發(fā)、光降解、化學降解、生物降解、顆粒吸附等,微生物轉化與降解被認為是環(huán)境中PAHs去除最為徹底有效的方式(Dua M,Singh, A., Sethunathan, N., Johri, A.Κ..Biotechnology and bioremediation: successesand limitations[J].ApplMicrobiolBiotechnol.2002,59 (2-3):143-152.)。 目前,已知的環(huán)境中PAHs降解微生物有許多,包括細菌、放線菌、真菌、藻類等。PAHs的細菌降解已有廣泛的研究,許多細菌被分離鑒定為PAH s降解菌,這些菌株主要包括Pseudomonas、Sphingomonas、Cycloclasticus、Burkholderia、Rhodococcus、Polaromonas、Neptunomonas> Janibacter> Nocardia、Bacillus、Mycobacterium 等屬。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一株多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter sp.) s21_tl7 (H)_N3。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是提供一株多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter sp.)s21-t 17 (H) -N3在降解各種有機化合物中的應用。
[0007]所述多環(huán)芳經(jīng)降解菌(Erythrobactersp.) s21_tl7 (H)-N3,已于 2014 年 04 月03日在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏,保藏地址:北京市朝陽區(qū)北辰西路I號院3號,中國科學院微生物研究所,郵政編碼:100101,登記入冊編號為CGMCCN0.9030。所述多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter sp.) s21_tl7 (H)-N3來源于南大西洋的海底表層沉積物,經(jīng)人工富集培養(yǎng)、分離純化得到。該菌為革蘭氏染色陰性的赤細菌屬(Erythrobacter sp.)的菌株s21_tl7 (H) -N3,生物學特性為接觸酶陰性,氧化酶陽性,非發(fā)酵型,專性需氧,菌體形 態(tài)為呈圓形,橘黃色不透明,邊緣規(guī)則,表面光滑凸起,無暈環(huán),直徑3~4mm。該菌的最適生長條件為:pH = 6.5~8.5,溫度25~28°C。
[0008]所述多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter sp.) s21_tl7 (H)-N3可在降解各種有機化合物中的應用。
[0009]所述有機化合物為多環(huán)芳烴類化合物,所述多環(huán)芳烴類化合物包括但不限于萘,菲,蒽,熒蒽,屈(四環(huán)),芘,苯并芘等化合物。
[0010]對所述多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter sp.) s21_tl7 (H)-N3進行基因組測序發(fā)現(xiàn),該菌含有與多環(huán)芳烴相關的雙加氧酶基因。這些雙加氧酶基因在該菌降解多環(huán)芳烴時發(fā)揮重要作用。
[0011]實驗證明,所述多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobacter sp.) s21_tl7 (H)-N3能夠利用混合PAHs,萘,菲,蒽,熒蒽,屈(四環(huán)),芘等多環(huán)芳烴以及柴油作為唯一能源和碳源生長繁殖,該菌20天能將無機鹽培養(yǎng)基中的混合PAHs,萘,菲,蒽,熒蒽,屈(四環(huán)),芘,苯并芘以及柴油降解 67.24%,68.26%, 71.54%, 39.44%, 35.12%, 22.14%, 27.34%, 25.46%,50.47%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為s21-tl7(H)_N3在各種碳源中的降解率。
【具體實施方式】
[0013]實例一:Erythrobactersp.s21_tl7 (H) -N3的分離與降解混合多環(huán)芳烴的性能
[0014]現(xiàn)場采集南大西洋的海底表層沉積物,采用IOOmL海水培養(yǎng)基加入萘、菲、芘混合多環(huán)芳烴在25°C 180r/min條件下進行富集培養(yǎng)。兩周后,在固體培養(yǎng)基(M2)中稀釋涂布平板,得到多株純菌,純菌經(jīng)過接種至液體培養(yǎng)基中驗證其降解石油烴的能力,最后得到一株多環(huán)芳烴烴的高效降解菌s21-tl7(H)-N3,該菌經(jīng)16S rDNA鑒定為赤細菌屬(Erythrobactersp.)。固體培養(yǎng)基(M2)的成分:乙酸鈉5g/L,梓檬酸鈉0.05g/L,普通肉湯培養(yǎng)基0.5g/L,蛋白胨0.lg/L,酵母粉0.lg/L,蘋果酸0.05g/L,葡萄糖lg/L,鹿糖0.5g/L,硝酸銨lg/L,氯化銨0.2g/L,酒石酸鈉0.05g/L,可溶性淀粉0.5g/L,瓊脂粉15g/L,加海水至1L,調(diào)pH7.5,115°C高壓蒸汽滅菌30min后補加1%體積已滅菌的腿#04溶液(IOg/L, ρΗ6.7)及 0.1% 體積 0.22 μ m 濾膜除菌的 FeSO4 (0.4g/L)。
[0015]將Erythrobactersp.s21_tl7 (H) -N3接種至含萘、菲、花混合多環(huán)芳烴的人工海水培養(yǎng)基(MMC)中,在180r/min、25°C搖床中培養(yǎng)20天后,測定該菌對于混合多環(huán)芳烴的降解能力,經(jīng)過測定得到,該菌對含萘、菲、芘混合多環(huán)芳烴的降解率為67.24%(圖1)。人工海水培養(yǎng)基(MMC):NaC124g/L, MgSO4.7H207g/L,NH4NO3lg/L, KC10.7g/L,KH2P042g/L, Na2HP043g/L, pH7.4。滅菌后補加適量微量元素混合液,微量元素經(jīng)0.22 μ M濾膜過濾除菌。MMC 微量元素混合液:CaCl2,2mg/L ;FeCl3.6H20, 50mg/L ;CuSO4, 0.5mg/L ;MnCl2.4H20, 0.5mg/L ;ZnSO4.7H20, 10mg/L。
[0016]實例二:Erythrobactersp.s21_tl7 (H) -N3單多環(huán)芳烴的降解性能測定
[0017]將Erythrobactersp.s21_tl7 (H)-N3接種至不同碳源(萘,菲,蒽,突蒽,屈(四環(huán)),芘,柴油)的人工海水培養(yǎng)基(MMC)中,同時設置底空白對照(只加底物不加菌),在180r/min、28°C搖床中培養(yǎng)20天后觀察菌株的生長狀況,并測定該菌對各底物的降解率。結果表明該菌株能夠利用萘,菲,蒽,熒蒽,屈(四環(huán)),芘,苯并芘,柴油生長,降解率分別為68.26%, 71.54%, 39.44%, 35.12%, 22.14%, 27.34%, 25.46%, 50.47% (圖1)。
[0018]實例三:Erythrobactersp.s21_tl7 (H) -N3多環(huán)芳烴降解相關基因的應用
[0019]將Erythrobactersp.s21_tl7 (H) -N3進行基因組測序,從基因組中尋找與多環(huán)芳烴降解相關基因,發(fā)現(xiàn)許多芳香烴降解相關基因(表1);
[0020]表1 Erythrobactersp.s21_tl7 (H) -N3基因組中多環(huán)芳經(jīng)降解相關基因
【權利要求】
1.多環(huán)芳徑降解菌(Erythrobactersp.) s21_tl7 (H) -N3,已于2014年04月03日在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏,登記入冊編號為CGMCC N0.9030。
2.如權利要求1所述多環(huán)芳徑降解菌(Erythrobactersp.) s21_tl7 (H)-N3在降解各種有機化合物中的應用。
3.如權利要求2所述應用,其特征在于所述有機化合物為多環(huán)芳烴類化合物。
4.如權利要求3所述應用,其特征在于所述多環(huán)芳烴類化合物包括但不限于萘,菲,蒽,熒蒽,屈(四環(huán)),芘,苯并芘。
5.如權利要求1所述一株多環(huán)芳徑降解菌(Erythrobactersp.) s21_tl7 (H)-N3,其特征在于其具有與多環(huán)芳烴降解相關的雙加氧酶基因; 表1 EirthiObactersp.s21_tl7 (H)-N3基因組中多環(huán)芳烴降解相關基因
6.如權利要求5所述一株多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobactersp.) s21_tl7 (H)_N3,其特征在于所述基因在多環(huán)芳烴污染環(huán)境監(jiān)測和生物修復中應用。
7.如權利要求5所述一株多環(huán)芳烴降解菌(Erythrobactersp.) s21_tl7 (H)_N3,其特征在于所述基因在降解多環(huán)芳烴中應用。
【文檔編號】C12N1/20GK104004686SQ201410248117
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權日:2014年6月6日
【發(fā)明者】邵宗澤, 王萬鵬, 莊玲萍, 王淋 申請人:國家海洋局第三海洋研究所, 中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會