施氏假单胞菌菌剂的好氧生长条件优化及其短程反硝化性能

短程反硝化是目前生物脱氮技术的研究热点之一,但有关短程反硝化菌剂的研究仍较为匮乏.该文从污水厂活性污泥中分离了1株兼具异养氨氧化能力和短程反硝化能力的施氏假单胞菌(Stutzerimonas stutzeri WH-01).通过单因素优化试验,逐步确定了WH-01菌剂在好氧条件下的最适生长参数:以300 mg·L^(-1)氨氮为氮源、以1500 mg·L^(-1)葡萄糖为碳源、培养温度为35℃,初始pH为8.0.以乙酸钠为碳源时,WH-01菌剂虽具有全程反硝化能力,但会优先进行短程反硝化:在培养基中的亚硝氮积累效率为81%,在实际污水中的亚硝氮积累效率为97%.上述结果表明WH-01菌剂具有工程应用的潜力.

一株红树林来源施氏假单胞菌的分离及其在水质净化中的应用

随着水产养殖业的快速发展,养殖水环境日趋恶化,养殖动物病害频发。益生菌因其对环境友好和安全而被广泛应用于养殖水环境的改善中。但细菌易受外界环境影响,稳定性不高,这严重制约了其在养殖水环境中的应用。固定化微生物技术可以大幅提高优势菌种在水环境中的稳定性,为细菌在水质净化应用提供了方向。该研究从三亚白鹭公园红树林根际土壤中筛选出一株高降解亚硝酸盐的菌株X1,该菌株在第4 d时亚硝酸盐降解率可达到97.18%。经16S rRNA基因的系统发育树分析表明,该菌株属于施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。将该菌株与海藻酸钠-壳聚糖复合载体结合形成固定化小球,投入到养殖废水中,亚硝酸盐降解率在第2天就可以达到98.15%,第3天和第4天降解率保持平稳,并无亚硝酸盐积累,在第5天达到98.35%。该研究结果证实了施氏假单胞菌能够高效、快速且安全地降解水体中的亚硝酸盐,使用固定化技术能够更好地提高该菌株的降解速率及其稳定性,这为固定化施氏假单胞菌应用于水体净化提供了一定的参考。

施氏假单胞菌对二苯并噻吩的降解

从胜利油田油井附近土壤中筛选到 1 株施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri UP1),可把二苯并噻吩(DBT)降解成水溶性硫化物,静息细胞实验证实该菌株细胞内存在能够降解DBT的酶系,降解过程的某些中间产物及终产物与已知的Kodama 路线相同,表明此菌株对DBT的降解是以 Kodama 路线进行的.

施氏假单胞菌F4产黄曲霉毒素B_1降解酶条件的优化

在前期工作中分离到可高效降解黄曲霉毒素B1(AFB1)的施氏假单胞菌F4,本实验对其产AFB1降解酶的发酵条件进行考察和优化,选择与产酶相关的种龄、接种量、起始pH值、发酵时间以及发酵温度5个因素,以AFB1降解酶酶活力为评价指标,在单因素试验的基础上,通过三因素三水平的Box-Behnken响应面分析法优化施氏假单胞菌发酵产AFB1降解酶的条件。结果表明,在接种量和起始pH值分别为3%和6.5时,最优发酵条件为种龄10.47h、发酵时间42.52h、发酵温度30.28℃,在此发酵条件下,酶活力可达到2768.7U,比优化前提高了28.99%。

施氏假单胞菌JHY01菌株毒死蜱降解酶的定位及其提取条件的优化

对具有降解有机磷农药毒死蜱作用的施氏假单胞菌JHY01菌株的降解酶进行定位,测得其胞外酶、胞内酶、细胞碎片中残留酶对毒死蜱的降解率分别为8.41%、79.85%、77.14%。由此确定该菌株的有机磷降解酶主要为胞内酶。采用超声波破碎方法提取降解酶,对降解酶提取条件进行正交优化,结果显示,最佳超声波(超声波碎仪Sonics-VCX500,功率500W,频率20kHz)破碎条件是:菌体重量:缓冲液体积为1:4(g/ml),总辐射次数30次,每次辐射4s,间隔4s。在此条件下所提取的粗酶液酶活力最高,对毒死蜱的降解效率可达84.47%。

施氏假单胞菌F4对黄曲霉毒素B_1的酶解作用及其降解产物的初步分析

施氏假单胞菌F4能高效降解黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)。研究了F4的AFB1降解活性、降解动力学以及蛋白酶K和SDS对其降解性能的影响。F4细胞悬液与毒素共培养72 h后降解率达80.03%;蛋白酶K处理对降解率没有影响,SDS处理的细胞悬液基本丧失了降解活性。不同时间点的降解液上清液仍能有效降解残留AFB1,其中以60 h的降解液上清液活性较好,与残留AFB1继续作用48 h后降解率达84.30%;而经蛋白酶K处理后降解率仅为45.42%。低浓度AFB1诱导对菌体的降解活性没有影响。上述结果提示,F4通过胞内酶作用降解AFB1。高效液相色谱对产物分析表明,F4可将AFB1酶解为至少2种产物。

施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri产卡拉胶酶液体发酵条件优化

以从红树林底泥中分离筛选的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)为对象,采用单因素和正交实验方法,通过摇瓶发酵方式对其产卡拉胶酶发酵条件进行了研究。得到最佳培养基配方和培养条件分别如下:卡拉胶0.3‰,酵母浸粉0.1‰,NaNO30.3‰,乳糖0.04%,吐温-800.2‰;起始pH值6.0,温度32℃,装样量90mL/250mL,接种量13%,摇床转速160r/min。在最佳条件下,发酵液的酶活力为26.5U/mL,比优化前的活力提高了80%。

施氏假单胞菌YC-YH1对甲基对硫磷的降解及其代谢产物检测

利用实验室已获取的菌株YC-YH1对甲基对硫磷进行降解,以高效液相色谱结合质谱分析(HPLC-MS)测定菌株YC-YH1对甲基对硫磷的降解速率并检测其代谢产物,通过基因克隆研究菌株YC-YH1对甲基对硫磷降解的分子机制,同时分析代谢产物对菌株YC-YH1生长的影响。结果表明,菌株YC-YH1为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri),能够高效降解甲基对硫磷,其同时含有甲基对硫磷水解酶基因mpd和有机磷水解酶基因oph C2。经质谱分析确定,菌株YC-YH1将甲基对硫磷水解为对硝基苯酚和二甲基硫代硫酸酯,其中对硝基苯酚显著抑制YC-YH1的生长。综上,施氏假单胞菌YC-YH1能够高效地降解甲基对硫磷,但对硝基苯酚作为其代谢产物对YC-YH1的生长存在显著抑制作用。

施氏假单胞菌UP-1降解二苯并噻吩的动力学模型

对施氏假单胞菌(UP-1)降解二苯并噻吩(DBT)的过程进行了宏观动力学研究,以Michaelis-Menten方程为基础确定了UP-1降解DBT的动力学模型。计算得到动力学参数vmax=84.75 mg/(L.h),Km=759.59 mg/L。通过相关指数R2和F值检验,该动力学模型高度显著,2个重要参数取值可信。在考察的底物浓度范围内菌株UP-1降解DBT过程不存在底物抑制作用,但存在产物抑制作用。求得的UP-1休止细胞降解DBT的最大降解速率为88.5 mmol/(kg DC.h),其降解脱硫能力优异。

非生物胁迫条件下施氏假单胞菌生物膜形成规律的研究

旨在系统研究非生物胁迫因素对固氮施氏假单胞菌A1501生物膜形成能力的影响,测定了不同NaCl浓度、pH值、温度等培养条件下A1501生长及其生物膜形成能力的变化规律。结果显示,上述3种环境因素均对A1501菌的生长及生物膜形成具有影响,且呈现出一定的规律性。NaCl浓度2 mmol/L、p H值6.8、温度30℃是A1501的最适生长条件,而在0.6 mol/L的NaCl、p H值6.0及温度40℃等胁迫条件下,A1501菌的生物膜形成量均达到最高,分别为最佳生长条件下的7.8、7.0和2.0倍。在测试的诸因素中,NaCl浓度对A1501生物膜形成影响最大。以上结果表明,生物膜的形成与菌体生长负相关,即高盐、弱酸、高温等条件不利于A1501的生长,但刺激了其生物膜的形成。

施氏假单胞菌N2降解1-羟基-2萘甲酸的特性及机理研究

1-羟基-2-萘甲酸被认定为微生物修复多环芳烃(PAHs)污染过程中最易积累的一种含氧多环芳烃(OPAHs)中间产物,其对大多微生物有较强毒性,并且该物质的积累会抑制微生物对PAHs污染环境的成功修复.本文以施氏假单胞菌N2为对象,研究该菌株对1-羟基-2-萘甲酸的降解代谢能力和特性,并利用GC-MS对降解过程中积累的OPAHs进行鉴定和分析.研究结果表明,N2菌能够以50 mg/L卜羟基-2-萘甲酸为唯一碳源和能源生长,并在以辛烷为共代谢碳源时其生长量和卜羟基-2-萘甲酸的降解率均可提高20%.通过对9种主要中间代谢产物的GC·MS分析,推测脱羧是N2菌降解1-羟基-2-萘甲酸的主要途径.该研究结果将为解决PAHs污染环境修复过程中OPAHs类高毒中间产物积累问题奠定基础.

施氏假单胞菌菌株的脱氮特性

对一株具有异养硝化-好氧反硝化功能的施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)菌株WIT-1进行研究,初步探讨了菌株WIT-1的脱硝态氮能力、对硝态氮的最高耐受性及在未灭菌生活污水的实际脱氨氮效果.结果表明,在初始化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)为500 mg/L时,48 h对硝态氮的去除率为96.38%.在相同COD条件下,菌株WIT-1对脱硝态氮耐受性为800 mg/L.当菌株WIT-1的接种量为2%时,12 h对生活污水中的氨氮去除率为32.741%.当初始COD含量增加到500 mg/L或者菌株的接种量提高为8%时,12 h对生活污水中的氨氮去除率分别为52.765%和100%.但48 h对氨氮的去除率都只有20%左右.

施氏假单胞菌应用于IPS技术的可行性试验研究

为探究利用施氏假单胞菌代谢产物——氮气加固可液化砂土的可行性,对该菌反硝化作用的条件与砂样中产气效能进行了研究,分析了不同碳源对NO_3^--N与NO-2-N还原率的影响以及温度和初始p H值对其最终饱和度、平均产气速率、初始停滞期的影响,并确定了最优碳源、适用温度和初始p H值区间.试验结果表明,柠檬酸钠为最优碳源,该菌在21 h时对NO_3^--N还原率达到100%,NO-2-N存在先累积后还原的过程,并伴有0.82 mmol/L残留浓度.该菌在4~30℃下均可产气.随温度升高,平均产气速率大幅增加,砂样最终饱和度略有降低.恒温20℃且初始p H值为5~9时,该菌可在砂样中顺利产气.中性及碱性环境下砂样的最终饱和度基本一致,酸性环境下砂样的最终饱和度随初始p H值的减小而降低,细菌在砂样中的平均产气速率随初始p H值的下降而减小.与已有微生物气法相比,将该菌应用于IPS技术中具有平均产气速率快、初始停滞期短、工艺简单等优点.

节杆菌与施氏假单胞菌对甲基对硫磷的共降解研究

为实现对有机磷农药甲基对硫磷的彻底降解,研究利用有机磷农药降解菌施氏假单胞菌YC-YH1与对硝基苯酚降解菌CN2对甲基对硫磷进行共降解试验,同时克隆了参与降解过程的相关基因,并对2株菌株在对甲基对硫磷污染土壤的原位修复中的效果进行研究。结果表明,与YC-YH1单独降解相比,YC-YH1和CN2共降解在处理前32 h无较大差异;但之后,甲基对硫磷和对硝基苯酚的降解速度明显加快,处理48 h后甲基对硫磷即被完全降解,比单独用YC-H1降解时提前了16 h,处理64 h时对硝基苯酚就被完全降解。而土壤修复的研究结果表明,菌株YC-YH1与CN2能够高效降解甲基对硫磷,72 h对土壤中100 mg/kg甲基对硫磷的降解率接近100%,尤以未灭菌土壤中降解效果更好。

施氏假单胞菌四氢嘧啶/羟基四氢嘧啶合成基因簇进化分析

本文以9施氏假单胞菌完整基因组为材料,借助比较基因组学以及系统谱系进化树推导方法,分析了施氏假单胞菌生物四氢嘧啶/羟基四氢嘧啶合成基因簇(ectABCD-ask)的进化关系.结果表明ectABCD-ask基因簇在施氏假单胞菌种内具有很高的保守性,而且不存于其它假单胞菌菌株中,因此推测施氏假单胞菌获得ectABCD-ask基因簇是一个早期水平基因组转移事件,甚至可能作为区分于其它假单胞菌种的分类标记.

施氏假单胞菌Na^+/H^+逆向转运蛋白基因nhaA的克隆与表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白是生物耐盐的关键因子,能够维持高盐胁迫下生物体的正常生长代谢。利用PCR技术从施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)中克隆质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因nhaA。序列分析表明,该基因全长1167bp,编码388个氨基酸,含有12个跨膜结构域和保守的功能氨基酸残基位点:Asp-133、Asp-163、Asp-164、His-225、Gly-338。与大肠杆菌nhaA基因核苷酸和编码氨基酸序列的同源性分别为99%和99.2%。将该基因与pET-28a构建成原核表达载体pET-nhaA,转化E.coli BL21,经IPTG诱导后获得相对分子量约为41kD的蛋白。平板法和生长曲线法检测表明,重组菌在800mmol/LNaCl胁迫下仍能正常生长,耐盐能力显著提高。以上结果证实克隆到的基因是施氏假单胞菌nhaA基因家族的成员,具有盐胁迫下将Na+逆向转运至胞外的功能,为进一步利用该基因进行作物耐盐改良奠定了基础。该基因的GenBank登录号为EU545468。

共存碳源对施氏假单胞菌N2裂解苯酚的作用

研究了共存碳源对施氏假单胞菌N2在降解苯酚过程中积累2-羟基黏糠酸半醛(2-HMS)的影响,并用紫外光谱和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对N2菌的生长过程进行了检测。结果表明,与单一碳源苯酚相比,N2菌在共存碳源甲醇、乙醇、丙酮存在的体系中生长快,且11 h内,苯酚同步降解率分别提高了4.5%、18.5%、16.6%,同时培养液中2-HMS积累量均达到最大。N2菌代谢苯酚可通过羧化反应产生对羟基苯甲酸,也可通过羟化反应产生邻苯二酚,后者通过间位开环裂解生成2-HMS,而甲醇、乙醇、丙酮与苯酚共存时,更易采用后一种代谢途径。

施氏假单胞菌在玉米根际的固氮效率和促生效果研究

非豆科植物根际联合固氮作用广泛存在于水稻、玉米等根际,在农作物节肥增产方面具有巨大的应用潜力。施氏假单胞菌A1501是一株分离自水稻根际的模式联合固氮菌,接种该菌对水稻和玉米均具有良好的促生效果。为了进一步研究根际固氮与促生效果的关系,利用突变型泌铵固氮菌株(1568/pVA3)和转基因氮高效利用玉米品系共同构建高效固氮体系,并在温室条件下进行促生及生物固氮量评价。播种60 d后对玉米生长量和微生物固氮量进行分析,结果表明:固氮施氏假单胞菌接种后氮高效利用和对照玉米品系的地上和地下部生物量都显著高于不接种对照,但是固氮菌接种对氮高效利用玉米和对照玉米的总生物量没有显著影响。氮高效利用玉米接种1568/pVA3菌株后,植株生物量较施肥处理提高25.5%,全氮含量较不接种对照增加39%,15N同位素稀释法测定生物固氮量为0.8 g·株^(-1);接种野生型后植株生物量较施肥处理提高24.8%,生物固氮量为0.64 g·株^(-1)。研究结果表明,通过将固氮菌尤其是泌铵工程菌与氮高效利用玉米建立联合固氮体系可以显著提高根际固氮量和植株生物量,据估算每公顷可节省化肥约23%,而对照体系为7.5%。

施氏假单胞菌PS59产脂肪酶发酵条件及脂肪酶洗涤性能优化

旨在对施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)PS59产脂肪酶发酵培养基进行单因子优化及响应面分析,选择出最佳的碳氮源,并分别对加酶量、洗涤时间、洗涤温度、洗涤pH和表面活性剂添加量对脂肪酶洗涤效果的影响进行评估,确定各个因素最佳值。结果表明,实验室培养施氏假单胞菌产脂肪酶的最佳碳氮源分别为蔗糖和大豆蛋白胨。优化发酵培养基配方为(g/L):大豆蛋白胨22.39 g,蔗糖10 g,K_2HPO_4·3H_2O 1 g,MgSO_4·7H_2O 0.5 g,无水CaCl_2 0.05 g,橄榄油8.1 g,pH 8.1,培养温度30℃,培养36 h获得平均脂肪酶产量为36.12±1.32 U/mL,相对于起始酶活15.65±4.81 U/mL,产量提高了1.3倍。确定最佳洗涤效果加酶量为100 U,最佳洗涤温度为25℃,最佳洗涤时间为25 min,洗涤pH对该脂肪酶洗涤效果影响不大。在最佳洗涤条件下,加酶洗涤液的洗涤效率可以提高30%-40%。