[背景]生物表面活性剂具有毒性低、生物兼容性好和可降解等优点,是化学表面活性剂的优良替代物.目前产生物表面活性剂的微生物多为常温菌,从低温环境中挖掘高产新型生物表面活性剂的生产菌株具有重要的意义.[目的]从南极土壤中筛选产表面活性剂的低温微生物,对其表面活性剂进行纯化和结构解析并评估其性能.[方法]采用排油圈法对分离自南极菲尔德斯半岛土壤样品中的细菌菌株进行筛选,获得一株在菌苔表面产白色固体颗粒的菌株,对菌株进行形态观察和 16S rRNA 基因序列分析以确定该菌株系统发育地位.利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)分离产物,并用核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对产物的化学结构进行鉴定.采用单因素试验和响应面设计方法对发酵培养基进行优化.此外,对产物的乳化性能及其对柴油的降解能力进行评估.[结果]得到了一株高产生物表面活性剂的耐冷土地杆菌属(Pedobacter)GW9-17,其最优发酵培养基(g/L)组成为:可溶性淀粉18.0、胰蛋白胨 9.0、C3H3NaO34.4、K2HPO43.6、MgSO41.2,pH 7.0±0.2.在此条件下,按 10%(体积分数)接种量、28℃、180 r/min培养 7 d后表面活性剂的浓度可达到(3.0±0.5)g/L.利用HPLC和 NMR 技术发现菌株 GW9-17 表面活性剂主要成分为 flavolipid-9U,9U,表面活性剂粗提物的甲醇-水溶液(体积比 1:1)对液体石蜡油有良好的乳化能力,菌株GW9-17 在柴油含量为 5%时,在 4℃和 28℃条件下对柴油的降解率分别达到 40.1%和 57.3%.[结论]从南极土壤中获得了一株高产低分子量表面活性剂的低温Pedobacter sp.GW9-17,其产物flavolipids具有对烷烃类污染物质增溶分解的潜力,对石油污染的低温生态修复有重要的利用潜能.

菲(Phenanthrene)是存在于煤焦油中,含三个苯环的稠环芳烃.除了具有"三致"作用外,菲稳定的化学结构和高辛醇-水分配系数等特性,使其具备较强的抗降解能力,易在环境中富集,破坏土壤微生态结构,降低农作物品质,威胁人类健康.而且随着化石燃料的长期大量使用,受菲污染的土地面积也急速增加,给人类的健康及生产活动带来极大的威胁.因此,有效清除土壤中菲及其他多环芳烃污染物,净化环境,具有重要的现实意义.微生物降解作为治理菲污染的方法之一,具有高效、低成本、环境友好的特点,受到研究者的高度重视.本文从菲降解菌的种类、降解机理、分子机制、影响修复等因素及微生物与植物联合修复五个方面进行综述,为进一步利用环境微生物,开发高效菲降解菌,治理菲污染提供参考.

为丰富机油降解微生物菌种库,筛选适应性更强的机油高效降解菌株.以20#机油和真空泵油为唯一碳源,筛选出机油高效降解菌,经细菌形态学、生理生化及16S rRNA序列分析对机油高效降解菌株进行鉴定,采用紫外分光光度法和气相色谱质谱联用(GC-MS)研究菌株降解特性.从初筛的22株机油降解菌中筛选出4株机油高效降解菌株,分别为JZ6、JZ18、JZ41和JZ50,经鉴定4株菌株分别为Massiliasp、Pseudomonasp、Sphingobacterium sp和Shinella zoogloeoidessp,在含机油培养基中30℃培养7 d后,机油降解率分别为42.62％、33.67％、33.36％和40.52％.在温度20-40℃,pH5-9条件下菌株都具有降解机油的能力,4株菌株均能以十二烷、十六烷、十八烷和苯和萘为唯一碳源生长,JZ6和JZ50还能在含芘和菲的培养基中生长.GC-MS分析发现菌株JZ6、JZ18、JZ41和JZ50对总烷烃的降解率分别达到68.66％、52.69％、49.37％和61.40％,对直链烷烃的降解率分别为86.89％、55.98％、58.42％和89.13％,其中菌株JZ6和JZ50对除烷烃的其他芳香烃类物质也具有一定的降解作用.筛选出的4株机油降解菌具有较强机油降解能力,适应性强,可用于机油污染环境的生物修复.

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与根围促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)联合降解有毒有机物、修复污染土壤和促进植物生长的作用倍受关注.本试验旨在探究AMF与PGPR联合降解土壤中菲和芘的效应,以菲和芘1∶1混合处理浓度各0、50mg/kg、100mg/kg和150mg/kg下对高羊茅Festuca elata接种AMF根内根孢囊霉Rhizophagus intraradices(Ri)、变形球囊霉Glomus versiforme(Gv)、PGPR荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens Ps2-6、芽孢杆菌Bacillus velezensis Ps3-2、Ri+Ps2-6、Ri+Ps3-2、Gv+Ps2-6、Gv+Ps3-2和不接种对照共36个处理.结果表明,供试AMF增加了PGPR的定殖数量;接种PGPR则显著提高AMF的侵染率.AMF、PGPR或AMF+PGPR处理均显著降低土壤中菲和芘含量,促进植物对土壤中菲和芘的吸收,显著提高高羊茅根系和叶片内的菲和芘含量.在土壤中菲和芘100mg/kg和150mg/kg水平下,Gv与Ps2-6及Ri与Ps2-6能相互促进对土壤中菲和芘的去除效应,其中接种Gv+Ps2-6组合处理的去除率最高,达到95％-98％,土壤中多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性显著高于单接种处理和不接种对照,而酸性磷酸酶活性变化则表现为相反趋势.其中以Gv+Ps2-6组合处理的多酚氧化酶活性最高,为0.17mg/g,是不接种对照的1.9倍;脱氢酶和过氧化氢酶活性分别达到1.32μg/(g.h)和1.81mL/g;酸性磷酸酶活性则比不接种对照土壤降低27％-45％;易提取球囊霉素相关土壤蛋白含量和总球囊霉素相关土壤蛋白含量分别是不接种对照的1.6倍和1.5倍.

筛选了一株具有广谱性多环芳烃的降解菌株,并研究了其降解特性,为复合污染治理提供了菌种保障和技术支持.以多环芳烃为唯一碳源和能源,筛选出l株多环芳烃高效降解菌,经鉴定为黄曲霉,命名为Aspergillus flavus AD-X-1 实验表明,该菌株A D-X-l对多环芳烃的去除以降解为主,菌丝体吸附也起到一定作用 以蒽为底物优化条件,蒽浓度为50 mg/L时,在温度35℃,转速170 r/min,pH值7时,72 h菌株AD-X-1对蒽的去除率可达到88％.研究发现该菌株有较好的耐受性,当盐度为9％时,菌株对蒽的去除率仍保持在50％,并且AD-X-1可耐受较高浓度的重金属离子(C2+、Cr3+和Pb2+).除蒽、菲外,AD-X-1还可去除高环的芘、苯并蒽和二苯并蒽,去除率分别为71％、68％和63％.因此,菌株AD-X-1具有广谱的多环芳烃降解能力,同时具有很好的耐盐、耐重金属特性.

低温条件下,向受多环芳烃污染的土壤投加高效耐冷混合菌(SDR4 +JDR7),可提高土壤中PAHs的去除率,但菌体流失快,重复使用性差,微生物固定化技术在一定程度上可克服这些弊端.考虑到载体选择的微生物亲和性、吸附能力、被富集污染物的生物有效性3个可行性评价参数,本研究选用玉米芯(Y)、花生壳(H)、蛭石(Z)和泥炭土(N)作为供试载体,吸附固定化PAHs高效降解混合菌,观测各处理组对土壤中菲(Phe)、芘(Pyr)、苯并[a]芘(BaP)的降解,并采用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对降解结果进行拟合.结果表明:60 d后,4种载体材料固定化菌Y-(SDR4+ JDR7)、H-(SDR4+ JDR7)、Z-(SDR4+JDR7)、N-(SDR4+JDR7)的降解能力优于游离菌.Z-(SDR4+ JDR7)的降解效果最优,其对Phe、Pyr和BaP去除率分别为64.38％、48.71％和40.19％,其次为Y-(SDR4+JDR7),去除率分别为58.49％、45.91％和37.07％.Y-(SDR4+ JDR7)对Phe的降解速率最大,为0.60 d-1,较游离菌高7.7％;Z-(SDR4+JDR7)对Pyr和BaP的降解速率最大,分别为0.54和0.20 d-1,较游离菌分别提高11.83％、10.85％.Z-(SDR4 +JDR7)对高环BaP的降解半衰期最短,为86.64 d.本研究可为北方寒冷地区PAHs污染的土壤修复提供借鉴.

从兰州某化工厂石油废水中分离筛选出1株高效降解菲的细菌F-1并对其菌种进行鉴定, 结合紫外分光光度法及气相色谱-质谱联用 (GC-MS) 对菌株生长特性、不同烃类化合物降解特性及菲降解动力学等进行了研究, 利用PCR技术检测了芳香烃代谢相关基因.结果表明, 菌株F-1属于约翰逊不动杆菌 (Acinetobacter johnsonii), 可在终浓度为50～800 mg/L的含菲基础培养基中正常生长.在温度30℃、p H 7.0、盐度0.3％ (质量分数) 、转速180 r/min条件下培养5 d后菲 (终浓度为100 mg/L) 降解率为43.57％, 降解过程符合一级动力学特征.菌株F-1也能利用联苯、萘、蒽、芘为唯一碳源生长.GC-MS分析显示菌株对C10-C28部分直链烷烃具有较强的降解能力.PCR扩增结果表明, 菌株F-1基因组中存在邻苯二酚-1, 2-双加氧酶、苯甲酸盐双加氧酶、铁氧化还原蛋白还原酶、乙醇脱氢酶、二羟酸脱水酶、醛缩酶和氧化还原蛋白基因.研究结果为该菌株应用到含菲废水及多环芳烃污染土壤的处理和深度修复研究提供参考.

[目的]通过对影响乳白耙齿菌F17 (Irpex lacteus) 降解共存菲、蒽因素的研究, 比较共存的菲和蒽降解性能的不同, 并结合降解中间产物的分析, 初步探讨其降解途径.[方法]采用GC-MS测定菲和蒽的浓度, 并通过质谱图分析降解产物.[结果]共存的菲和蒽在初始浓度均为5 mg/L时生物降解率较高, 分别为93％和85％以上.乳白耙齿菌F17在pH 3.0–8.0能较好地降解共存的菲, 在pH 4.0–8.0范围内可较好地降解共存的蒽.菲的生物降解过程对低温的适应性比共存的蒽要好, 共存体系的最适降解温度是30°C.在酶的作用下, 蒽转化成邻苯二甲酸, 菲转化为邻苯二甲酸或邻苯二酚.[结论]实验结果表明, 当菲和蒽共存时, 不同条件下乳白耙齿菌F17对菲的降解效果均比蒽要好, 而且菲的总降解速率比蒽要快, 作为同分异构体的菲和蒽, 由于3个苯环位置的不同而表现出降解性能和降解途径上的差异性.

1998年La Scola等以Massilia timonae UR/MT95T为模式种建立了马赛菌属(Massilia).近10年来对该菌的研究发展迅速,目前该属包含43个有效描述种,其分类地位为:细菌域(Bacteria)变形菌门(Proteobacteria)β变形菌纲(Betaproteobacteria)伯克霍尔德氏菌目Burkholderiales)草酸杆菌科(Oxalobacteraceae).该菌群在土壤环境中广泛分布,此外从人类临床样本、植物、水、冰芯、空气和岩石等生境中也分离得到.马赛菌不仅能够合成多种次级代谢产物和酶,而且具有溶磷、降解菲和耐受重金属等多种功能,因此近年来引起了各国研究者的广泛关注.本文综述了马赛菌属的发现、建立、分类学特征、生态分布、生物学特性及其在土壤修复领域、化工和医药生产等领域的研究进展和应用前景.

为揭示多环芳烃(PAHs)污染对我国不同区域稻田土壤氨氧化过程的影响,以8个省市的稻田土壤为研究对象,通过室内培养方式添加菲、荧蒽、苯并[a]蒽等3种PAHs进行28 d的培养实验,探究PAHs对不同土壤类型硝化潜势、氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)丰度和群落结构的影响.结果显示,8种土壤的理化性质、PAHs降解行为以及AOA和AOB菌群结构和丰度都有所差异,PAHs对硝化潜势的影响也表现为因土而异.PAHs显著抑制了黑龙江(黑土)、山西(褐土)、安徽(黄褐土)和湖南(黄壤)等4种土壤样品的硝化潜势(P＜0.05),显著促进了四川(石灰性紫色土)的硝化潜势,而对北京(潮土)、河南(潮土)和重庆(中性紫色土)土壤则没有显著影响.荧光定量PCR分析amoA基因的丰度结果表明,在添加PAHs后,AOB的丰度显著增加,而AOA的丰度显著减少.相关性分析表明土壤AOA的丰度与硝化潜势的变化规律有显著相关性(P＜0.05).除重庆和四川土壤外,PAHs的添加降低了AOA和AOB群落Shannon多样性指数.群落结构分析发现PAHs的添加促进了隶属于Nitrosospira cluster 3的AOB相对丰度增加,而隶属于Nitosomonas cluster 7的AOB相对丰度则降低;然而PAHs对AOA群落结构则没有显著影响.综上所述,PAHs污染可能通过改变土壤的氨氧化微生物的丰度和群落结构,进而在宏观上影响稻田土壤的硝化能力.