Sphingomonas xenophaga QYY和Rhodococcus pyridinivorans GF3降解蒽醌类化合物特性研究

作     者：关小凡 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕红

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：蒽醌类化合物 鞘氨醇单细胞菌 嗜吡啶红球菌 脱色 

摘      要：针对目前已知细菌降解蒽醌类化合物种类有限,速度慢,并且降解产物易自氧化的问题,本文在研究外加营养物质对鞘氨醇单胞菌QYY降解蒽醌类化合物的影响及其作用机理基础上,筛选出了一株能够降解多种蒽醌类化合物的菌株GF3。并研究了新筛选嗜吡啶红球菌GF3的生长特性,降解1-氨基蒽醌-2-磺酸的途径及其降解其他蒽醌类化合物的特性。 外加营养物质可加速菌株QYY脱色1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸。其中,混合营养物质蛋白胨和酵母提取物可明显促进两者的生物脱色;碳源葡萄糖、果糖、蔗糖均能促进这两种蒽醌类化合物的脱色,其中葡萄糖促进作用最强,两种蒽醌类化合物的脱色率分别增长了76.7%和50.8%;外加硝酸铵、尿素以及维生素对这两个蒽醌类化合物的生物脱色没有促进作用。进一步研究表明,L-亮氨酸、L-谷氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-天冬氨酸和L-苯丙氨酸均可加速1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸的生物脱色,其中L-脯氨酸促进效果最好,使这两种蒽醌类化合物的脱色率增加了79.9%和67.3%。采用超声破碎细胞和超速离心技术,提取1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸脱色酶,并研究了外加营养物质L-脯氨酸与脱色酶活性的关系。确定了菌株QYY中1-氨基蒽醌-2-磺酸和1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸脱色酶位于细胞膜上并证明L-脯氨酸可代替NADH直接参与此酶脱色这两种蒽醌类化合物的过程。 新筛选出一株能够降解多种蒽醌类化合物的菌株GF3。其与Rhodococcus pyridinivorans的模式菌株NR025033和KF38149的序列同源性高达100%,16S rDNA全序列登录GenBank,序列号为KF953541。 研究了菌株GF3生长及降解1-氨基蒽醌-2-磺酸的基本特性,并分析了蒽醌环的裂解过程。菌株GF3的最适生长与降解条件为：pH=7.0,温度30℃,转速为150r/min。外加碳源酵母提取物可大幅度促进菌株GF3生长及1-氨基蒽醌-2-磺酸的降解;外加氮源均可不同程度地促进1-氨基蒽醌-2-磺酸脱色,其中尿素和硝酸铵促进效果最为明显,脱色率分别增长了49.1%和47.1%;微量元素中仅有FeC13可加速1-氨基蒽醌-2-磺酸脱色,脱色率仅增加了7.4%。菌株GF3不仅能降解1-氨基蒽醌-2-磺酸,还可以降解1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸、蒽醌-2-磺酸和蒽醌-2-羧酸,但不能降解蒽醌-2,6-二磺酸。此外1-氨基蒽醌-2-磺酸在菌株GF3作用下,总有机碳的去除率达到60.6%,蒽醌环结构断裂。采用HPLC-MS分析推测1-氨基蒽醌-2-磺酸脱色产物中可能含有2-氨基-3-羧基苯磺酸或2-氨基-4-羧基苯磺酸。