菲降解菌sphingobiumsp.rs1和rs2的趋化性研究
：持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)的生物降解技术已成为研究的热点。鞘氨醇杆菌(Sphingobium)是一类具有降解多环芳烃功能的环境修复菌。本实验以2株具有菲降解功能的鞘氨醇杆菌RS1和RS2为实验材料，研究了菌株的生长特性及其对菲的降解作用。并利用趋化性平板实验检测它们对模拟根系分泌物、菲及其代谢产物的趋化性。结果表明菌株RS1和RS2均能够在以菲为唯一碳源和能源生长，并在实验室培养条件下高效降解菲。在30℃、150 r/min摇床培养72 h后对100 mg/L菲的降解率分别达到88.9%和99.6%。而且，菌株RS1和RS2对菲及其降解产物均存在趋化性，其中对邻苯二酚和水杨酸的趋化性最强，对邻苯二甲酸的趋化性最弱；菌株RS2对这些物质的趋化性略强于RS1。在模拟根系分泌物方面，菌株RS1和RS2也具有一定的趋化性，其中对葡萄糖的趋化性最强。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 前言 2
1.1 PAHs的简介 2
1.2 PAHs的微生物降解 2
1.3 微生物的趋化性及其降解性的关系 2
2 材料与方法 3
2.1 实验菌株 3
2.2 主要药品试剂 3
2.3 主要培养基 3
2.4 生长曲线测定 4
2.5 生理生化实验 4
2.6 菲降解曲线 4
2.6.1 菌体收集 4
2.6.2 含菲培养基的制备 4
2.6.3 菲环境下生长曲线的测定 4
2.6.4 菲降解曲线的测定 4
2.7 趋化性实验 4
2.7.1 菌体收集 4
2.7.2 趋化培养基的制备 4
2.7.3 趋化性实验方法 5
2.7.4 趋化效应的判定方法 5
2.8 数据处理 5
3 结果分析 5
3.1 菌株RS1和RS2的生物学特性 5
3.2 菌株RS1和RS2的生长曲线 6
3.3 菌株RS1和RS2的菲降解曲线和菲环境
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下的生长曲线 7
3.3.1菌株RS1和RS2的菲降解曲线 7
3.3.2 菌株RS1和RS2在菲环境下的生长曲线 8
3.4 菌株RS1和RS2的趋化性 9
3.4.1 菌株RS1和RS2对菲及其中间代谢产物的趋化性 9
3.4.2 菌株RS1和RS2对根系分泌物的趋化性 11
3.4.3 细菌的负趋化性 13
3.4.4 梯度平板分析法 13
4 讨论 14
4.1 菌株RS1和RS2的生长状况与菲降解特性 14
4.2 菌株RS1和RS2趋化性和降解性分析 15
4.2.1 菲 15
4.2.2 菲的代谢降解物 15
4.2.3 根系分泌物 15
4.3 趋化性实验讨论 15
4.3.1 趋化性实验方法对比 15
4.3.2 趋化性的实验操作内容 15
4.3.3 趋化圈的形成 16
4.3.4 趋化性的判定方法 16
5 总结 16
致谢 16
参考文献 17
菲降解细菌Sphingobium sp. RS1和RS2的趋化性研究
引言
1 前言
1.1 PAHs的简介
多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是一类数量多、分布广、与人类密切相关的环境致癌物，由两个或两个以上的苯环以线状、角状或簇状排列的稠环化合物（仅由碳和氢组成，不含杂原子），主要来源于人类活动和能源利用中有机物的不完全燃烧或热解[1]。因其特殊的物理化学性质，使该类化合物具有高度的稳定性，难以被降解，在环境中能够广泛分布并持久存在。并且，PAHs的“三致效应”（致癌、致畸、致基因突变）通过食物链的传递富集，因此对人类健康构成极大的威胁。研究表明，在人类及动物癌症病变中，PAHs已经是环境致癌化学物质里最大的一类[2]。
1.2 PAHs的微生物降解
微生物代谢PAHs主要有2种方式进行：①以PAHs作为惟一的碳源；②将PAHs与其他有机物质进行共代谢。相对而言，低分子量的PAHs（如萘、菲、蒽等）能较快被降解，在环境中存在时间并不是很长；而高分子量的PAHs则很难降解，在环境中十分稳定，通常是以共代谢(cometabolism)的方式进行降解[3]。
菲，作为典型的PAHs污染物，因为苯环数较少，结构简单，分子中的三个苯环都在一个平面上，较易被环境中的微生物降解。细菌代谢菲的途径主要有：
①水杨酸代谢途径：菲被转化为1羟基2萘酸和水杨酸，水杨酸再经水杨醛转化为邻苯二酚，邻苯二酚在裂解酶的作用下进一步代谢，最终生成CO2和H2O。
②邻苯二甲酸代谢途径：菲首先也被转化为1羟基2萘酸和水杨酸,1羟基2萘酸加氧开环生成反式2′羟基苯并丙酮酸,在脱氧酶作用下生成邻苯二甲酸,而后进一步氧化开环直至彻底降解为CO2和H2O。
③其他途径：除以上2种较为常见的菲降解途径外,细菌中还有其他一些不占主导地位的降解路径。而且一个菌株并不一定仅仅含有一种菲降解途径,它可能同时拥有2条甚至2条以上的菲代谢路径。Moody等[4]在Mycobacterium sp. PYR1中就发现了3条降解菲路径。
1.3 微生物的趋化性及其降解性的关系
细菌的趋化性(chemotaxis)是指运动性细菌对其生长环境中化学物质的浓度梯度做出趋向（正趋化）或者远离（负趋化）的反应[5]。运动性细菌膜表面存在各种专一性的化学受体，检测到胞外环境中化学物质的浓度变化，调整改变细菌鞭毛运动的方向，由此决定了细菌的趋化运动行为。一般而言，趋化物(chemoattractant)是能作为细菌的碳源和能源的化学物质，而负趋化物(chemorepellent)则对细菌有毒害作用[6]。因此，趋化反应可以帮助细菌寻找到最适合其生长存活的环境。
检测细菌趋化性的分析方法有游动平板法(Swarm plate assay)[7]、滴定分析法(Drop assay)[7]、琼脂糖塞子法(Agarose plug assay)[8]、数量分析法(Quantification assay)[9]、毛细管法(Capillary assay)[10]和光密度法[11]等。
目前大多数研究表明，运动性细菌对其可降解的环境污染物几乎都存在趋化性，并且趋化性和降解性的关联也从实验现象中得到了初步证实。Harwood等人[12]发现了P. putida PRS2000中染色体编码的4羟基苯甲酸降解基因与趋化基因是被共同调节的；Grimm和Harwood等人[13]发现萘降解菌株P. putida G7和P. putida NCIB98164对于萘的趋化性是降解性的一个重要属性；Samanta[14]也同样证实了萘降解菌P. putida RKJ1对萘的降解是趋化所必需的。因此，趋化性和降解性有着密不可分的关系，对于降解途径的阐明也有一定的指示意义。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 前言 2
1.1 PAHs的简介 2
1.2 PAHs的微生物降解 2
1.3 微生物的趋化性及其降解性的关系 2
2 材料与方法 3
2.1 实验菌株 3
2.2 主要药品试剂 3
2.3 主要培养基 3
2.4 生长曲线测定 4
2.5 生理生化实验 4
2.6 菲降解曲线 4
2.6.1 菌体收集 4
2.6.2 含菲培养基的制备 4
2.6.3 菲环境下生长曲线的测定 4
2.6.4 菲降解曲线的测定 4
2.7 趋化性实验 4
2.7.1 菌体收集 4
2.7.2 趋化培养基的制备 4
2.7.3 趋化性实验方法 5
2.7.4 趋化效应的判定方法 5
2.8 数据处理 5
3 结果分析 5
3.1 菌株RS1和RS2的生物学特性 5
3.2 菌株RS1和RS2的生长曲线 6
3.3 菌株RS1和RS2的菲降解曲线和菲环境
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下的生长曲线 7
3.3.1菌株RS1和RS2的菲降解曲线 7
3.3.2 菌株RS1和RS2在菲环境下的生长曲线 8
3.4 菌株RS1和RS2的趋化性 9
3.4.1 菌株RS1和RS2对菲及其中间代谢产物的趋化性 9
3.4.2 菌株RS1和RS2对根系分泌物的趋化性 11
3.4.3 细菌的负趋化性 13
3.4.4 梯度平板分析法 13
4 讨论 14
4.1 菌株RS1和RS2的生长状况与菲降解特性 14
4.2 菌株RS1和RS2趋化性和降解性分析 15
4.2.1 菲 15
4.2.2 菲的代谢降解物 15
4.2.3 根系分泌物 15
4.3 趋化性实验讨论 15
4.3.1 趋化性实验方法对比 15
4.3.2 趋化性的实验操作内容 15
4.3.3 趋化圈的形成 16
4.3.4 趋化性的判定方法 16
5 总结 16
致谢 16
参考文献 17
菲降解细菌Sphingobium sp. RS1和RS2的趋化性研究
引言
1 前言
1.1 PAHs的简介
多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是一类数量多、分布广、与人类密切相关的环境致癌物，由两个或两个以上的苯环以线状、角状或簇状排列的稠环化合物（仅由碳和氢组成，不含杂原子），主要来源于人类活动和能源利用中有机物的不完全燃烧或热解[1]。因其特殊的物理化学性质，使该类化合物具有高度的稳定性，难以被降解，在环境中能够广泛分布并持久存在。并且，PAHs的“三致效应”（致癌、致畸、致基因突变）通过食物链的传递富集，因此对人类健康构成极大的威胁。研究表明，在人类及动物癌症病变中，PAHs已经是环境致癌化学物质里最大的一类[2]。
1.2 PAHs的微生物降解
微生物代谢PAHs主要有2种方式进行：①以PAHs作为惟一的碳源；②将PAHs与其他有机物质进行共代谢。相对而言，低分子量的PAHs（如萘、菲、蒽等）能较快被降解，在环境中存在时间并不是很长；而高分子量的PAHs则很难降解，在环境中十分稳定，通常是以共代谢(cometabolism)的方式进行降解[3]。
菲，作为典型的PAHs污染物，因为苯环数较少，结构简单，分子中的三个苯环都在一个平面上，较易被环境中的微生物降解。细菌代谢菲的途径主要有：
①水杨酸代谢途径：菲被转化为1羟基2萘酸和水杨酸，水杨酸再经水杨醛转化为邻苯二酚，邻苯二酚在裂解酶的作用下进一步代谢，最终生成CO2和H2O。
②邻苯二甲酸代谢途径：菲首先也被转化为1羟基2萘酸和水杨酸,1羟基2萘酸加氧开环生成反式2′羟基苯并丙酮酸,在脱氧酶作用下生成邻苯二甲酸,而后进一步氧化开环直至彻底降解为CO2和H2O。
③其他途径：除以上2种较为常见的菲降解途径外,细菌中还有其他一些不占主导地位的降解路径。而且一个菌株并不一定仅仅含有一种菲降解途径,它可能同时拥有2条甚至2条以上的菲代谢路径。Moody等[4]在Mycobacterium sp. PYR1中就发现了3条降解菲路径。
1.3 微生物的趋化性及其降解性的关系
细菌的趋化性(chemotaxis)是指运动性细菌对其生长环境中化学物质的浓度梯度做出趋向（正趋化）或者远离（负趋化）的反应[5]。运动性细菌膜表面存在各种专一性的化学受体，检测到胞外环境中化学物质的浓度变化，调整改变细菌鞭毛运动的方向，由此决定了细菌的趋化运动行为。一般而言，趋化物(chemoattractant)是能作为细菌的碳源和能源的化学物质，而负趋化物(chemorepellent)则对细菌有毒害作用[6]。因此，趋化反应可以帮助细菌寻找到最适合其生长存活的环境。
检测细菌趋化性的分析方法有游动平板法(Swarm plate assay)[7]、滴定分析法(Drop assay)[7]、琼脂糖塞子法(Agarose plug assay)[8]、数量分析法(Quantification assay)[9]、毛细管法(Capillary assay)[10]和光密度法[11]等。
目前大多数研究表明，运动性细菌对其可降解的环境污染物几乎都存在趋化性，并且趋化性和降解性的关联也从实验现象中得到了初步证实。Harwood等人[12]发现了P. putida PRS2000中染色体编码的4羟基苯甲酸降解基因与趋化基因是被共同调节的；Grimm和Harwood等人[13]发现萘降解菌株P. putida G7和P. putida NCIB98164对于萘的趋化性是降解性的一个重要属性；Samanta[14]也同样证实了萘降解菌P. putida RKJ1对萘的降解是趋化所必需的。因此，趋化性和降解性有着密不可分的关系，对于降解途径的阐明也有一定的指示意义。
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