一株鞘氨醇杆菌对低阶煤的降解研究

利用鞘氨醇杆菌(Sphingobium sp.)对硝酸氧化的低阶煤进行降解,并利用紫外-可见分光光度计、气相色谱-质谱联用仪和红外光谱仪对生物降解过程中煤与降解液的化学组成以及降解产物的有机组分进行表征,对生物降解效果和降解机理进行分析。结果表明:鞘氨醇杆菌对煤的降解率达到32%,降解过程中降解液pH值不断升高,最高达到9.0;鞘氨醇杆菌的胞外液对煤具有显著的降解作用,且胞外液对煤的降解率与初始pH值密切相关;高温加热后的胞外液对煤的降解效果明显降低。红外光谱分析结果显示,经鞘氨醇杆菌降解后煤中的羧基官能团和硝基官能团含量明显降低;气相色谱-质谱联用分析结果显示,降解产物主要含有羧酸、醇、醛、酚和杂环类化合物,其中脂肪酸含量最多。鞘氨醇杆菌可通过产生胞外酶和碱性物质对义马低阶煤进行高效降解,降解产物中含有丰富的脂肪酸,经生物降解后煤中氧含量明显降低。

深海多环芳烃降解菌新鞘氨醇杆菌H25的降解特性及降解基因

【目的】为了从深海环境中筛选新的多环芳烃降解菌,了解其降解基因及降解特性。【方法】以原油作为碳源从印度洋深海海水样品中富集筛选出降解能力较强的多环芳烃降解菌,并根据已报道的相关菌属的多环芳烃起始双加氧酶大亚基序列及侧翼序列设计兼并引物进行扩增。【结果】获得了1株能够高效降解原油、柴油及多种多环芳烃的菌株H25。经16SrDNA序列系统发育分析表明它属于新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)(96%)。并从该菌株中扩增获得2条相似度为91.0%双加氧酶基因片段。2条序列在NCBI上Blastn分析表明均与菌株N.aromaticivorans DSM12444T的降解质粒pNL1上的双加氧酶大亚基具有最高相似度,分别为99.6%和91.0%。根据pNL1上的双加氧酶序列设计引物获得了包含H25双加氧酶大亚基及上下游序列的2个基因片段H25Ⅰ(2.9kb)和H25Ⅱ(4.5kb)。另外,单碳降解实验表明H25对联苯、2-甲基萘、2,6-二甲基萘、菲、二苯并噻吩、二苯并呋喃等均有较好的降解能力。【结论】H25菌株是Novosphingobium属可能的新种。深海细菌在大洋环境多环芳烃污染的自然净化中起到一定作用,并在环境生物修复中有较大的应用前景。

多食鞘氨醇杆菌共代谢降解五氯酚

研究了一株从活性污泥中分离得到的多食鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriummultivorum)对五氯酚(PCP)的共代谢降解.比较了细菌分别以苯酚和葡萄糖为生长底物时对PCP的降解效果.结果表明,苯酚对细菌的生长有一定的抑制作用;葡萄糖支持细菌共代谢降解PCP,葡萄糖和非生长底物PCP之间不存在底物竞争抑制现象.蛋白质电泳结果表明,葡萄糖为生长底物时,PCP的降解酶是由PCP自身所诱导;GC-MS分析PCP共代谢降解中间产物时检测到苯酚的存在,说明在好氧降解情况下,PCP的共代谢降解可能也存在渐次脱氯生成苯酚并最终被矿化的过程.

镉胁迫下嗜温鞘氨醇杆菌降解丁草胺的蛋白质组学研究

为了从蛋白表达水平阐释丁草胺降解菌应答镉胁迫及胁迫情况下降解丁草胺的分子机制,对丁草胺高效降解菌嗜温鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium thalpophilum)在重金属镉胁迫下蛋白质组变化进行研究,设置10 mg·L-1镉胁迫处理和不加镉的对照,7 d后分别取样提取菌株总蛋白,利用双向(2-D)电泳和质谱鉴定技术分析两者之间的差异表达蛋白,并进行差异蛋白功能分析。2-D电泳结果分析共获得93个差异蛋白点,其中上调蛋白49个,下调蛋白44个。选取重复性好且差异最为明显的23个蛋白质点酶解脱盐后进行MALDI-TOF-MS分析,成功鉴定出15个差异蛋白,其中8个为上调蛋白,7个为下调蛋白;差异蛋白分别按GO和COG进行了蛋白功能的生物信息学分类。研究表明:差异显著蛋白主要为参与丁草胺代谢的蛋白、响应镉胁迫敏感蛋白及在镉胁迫下参与丁草胺代谢的蛋白;获得2个镉高度敏感蛋白(蛋白编号分别为A0A0M7HIV1和A0A0D6IIE6)以及1个抗镉胁迫同时参与丁草胺代谢的蛋白(蛋白编号为D4FMF4),推测它们在镉胁迫下丁草胺的降解中起重要作用。

鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)JCR5降解17α-乙炔基雌二醇的代谢途径

从北京某避孕药厂污水处理站曝气池的活性污泥中分离得到1株能够以17α-乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)为唯一碳源和能源生长的菌株JCR5.通过对其形态特征、生理生化以及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为鞘氨醇杆菌属(Sphingobacteriumsp.).菌株JCR5在10d内对初始底物浓度为30 mg.L-1EE2的降解率可达87%.该菌株能够利用甾体雌激素(甾酮、17β-雌二醇、雌三醇以及炔雌醇甲醚)、避孕药生产中间体以及一些芳烃化合物为唯一碳源生长.对EE2降解中间产物进行质谱分析推测,EE2在降解过程中首先被氧化为雌酮(estrone,E1),后经过一系列生物催化作用生成2-羟基-2,4-二烯-戊酸和2-羟基-2,4-二烯-1,6-己二酸2种中间代谢产物.前者是与Comamonas testosteroniTA441代谢睾甾酮的途径类似的产物,而后者是3-羟基-4,5-9,10-二断雌甾烷-1(10),2-二烯-5,9,17-三酮基-4-酸不同于前者断键位置的另一产物.

石油降解菌多食鞘氨醇杆菌的发酵条件优化

多食鞘氨醇杆菌SWH-2是一株对石油具有较高降解活性的细菌,笔者对其产菌的发酵条件进行了初步的优化。通过单因素筛选和均匀设计优化得到发酵的最适培养基为：MgSO4.7H2O 0.5%,NaCl 0.5%,3%豆粕粉。最佳发酵条件为：初始pH7.0-7.2,发酵温度25℃,摇床转速220r/min,发酵时间21-22h。按此优化条件进行试验,获得了635×10^8cfu/mL的活菌体数。图4、表5、参10。

一株海洋新鞘氨醇杆菌phe-8(Novosphingobium sp.)的PAHs降解基因和降解特性

以菲为唯一碳源和能源从厦门近海海水样品中筛选到一株能够降解多种PAHs的细菌.16S rDNA序列同源性分析表明它可能属于新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobiumsp.).根据已经报道的PAHs起始双加氧酶大亚基基因序列,设计了一对简并引物,并PCR扩增得到了约700 bp的基因片段.比对结果显示它同已报导的一株降解菌Novosphingobium ar-omaticivoransF199质粒上的bphA1 f基因相似度最高,达到98.26%,该基因编码的蛋白推断是萘或联苯双加氧酶大亚基.以PCR产物为模板制备DNA探针,Southern杂交表明:该基因位于其质粒DNA上.采用气相色谱-质谱联用测定了该菌的降解率,发现它可以高效降解多种高分子量PAHs.

高效聚磷鞘氨醇杆菌XF-5的分离与鉴定

采用寡营养与长时间培养方法,从活性污泥与土壤样品中分离筛选到7株高效聚磷菌。以菌株的除磷率为考察指标,确定其中的XF-5为高效聚磷菌株。对其培养条件进行优化,并进行了生理生化特性的检测与系统发育分析。16SrRNA基因序列的分析结果显示,XF-5与鞘氨醇杆菌属的菌种同源性达99%,结合生长特点与生理生化特性,初步确定该菌株为鞘氨醇杆菌(No-vosphingobiumsp.)。当合成废水中总磷质量浓度为10.0mg/L时,将菌株XF-5在28℃、pH值为6.5的条件下培养24h,除磷率可达80%以上。该菌株在污水除磷与水体富营养化的防治方面,有潜在的应用前景。

鞘氨醇杆菌产微生物絮凝剂的组成及絮凝特性

首次发现从青岛市团岛污水处理厂的活性污泥中分离得到的嗜温鞘氨醇杆菌（Sphingobacterium thalpophilum）产生絮凝剂，研究了该菌株所产絮凝剂的理化性质和絮凝特性。结果表明，该菌所产絮凝剂MBFQ-7是1种酸性多糖，主要由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸和半乳糖组成。絮凝实验表明，当微生物絮凝剂用量为7～8mg／L，pH=3～7，温度20～80℃时，MBFQ-7具有较高的絮凝活性。

宁夏地区奶牛乳腺炎源性少动鞘氨醇杆菌的分离鉴定与药敏性分析

从宁夏地区部分奶牛场采集164份患有乳腺炎奶牛的乳样,进行病原菌的分离鉴定及药敏试验,共分离鉴定出放射根瘤菌13株。15种抗菌药物的药敏试验结果表明,少动鞘氨醇杆菌对阿莫西林、链霉素、磺胺甲基异噁唑、林可霉素、先锋霉素Ⅴ、先锋霉素Ⅵ已产生不同程度的耐药性,而其他氨基糖苷类、喹诺酮类、头孢类中的9种药物则表现出较好的抑菌效果。

地衣芽孢杆菌B-1和鞘氨醇单胞菌SC-1原生质体制备与再生条件的研究

以地衣芽孢杆菌B-1和鞘氨醇单胞菌SC-1为出发菌株,研究了其原生质体制备和再生的影响因素,为利用原生质体融合技术选育β-氯氰菊酯高效降解菌奠定了基础。结果表明,菌株B-1原生质体制备的适宜条件为:菌龄13 h,溶菌酶浓度0.1 mg/m L,溶菌酶作用时间15 min,原生质体形成率为93.11%,再生率为7.22%;菌株SC-1原生质体制备的适宜条件为:菌龄12 h,EDTA浓度5 mmol/L,溶菌酶浓度3.33 mg/m L,溶菌酶作用时间15 min,原生质体形成率为95.37%,再生率为27.04%。

三株鞘氨醇杆菌细胞鞘脂类组分的分析

【目的】对比分析三株鞘氨醇杆菌菌种的鞘脂类组分,检出对该属分类学鉴定有指示意义的鞘脂类组分。【方法】用有机溶剂法提取鞘氨醇杆菌细胞鞘脂类,并通过薄层层析对鞘脂类组分进行测定。【结果】菌株Sphingobacterium daejeonense,Sphingobacterium mizutaii,Sphingobacterium shayense均含有五种鞘脂类组分,分别为1-肌糖磷脂酰神经酰胺(CerPI-1)、2-肌糖磷脂酰神经酰胺(CerPI-2)、2-磷酸乙醇胺神经酰胺(CerPE-2)和两个未知鞘脂类。其中占优势组分为2-磷酸乙醇胺神经酰胺(CerPE-2)。【结论】这一结果揭示3种类型鞘脂类组分(CerPI-2、CerPI-1、CerPE-2)是鞘氨醇杆菌属共有的特征,这三类鞘脂类组分可用于鞘氨醇杆菌属的分类学鉴定。

少动鞘氨醇单胞菌混合感染对猪大肠杆菌的致病性研究

本研究首次从患有呼吸道疾病的病死猪肺脏样品中同时分离到1株大肠杆菌(E. coli)和1株少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis),为探究大肠杆菌和少动鞘氨醇单胞菌混合感染的致病作用,本研究比较了大肠杆菌-少动鞘氨醇单胞菌混合感染组、大肠杆菌单独感染组和少动鞘氨醇单胞菌单独感染组小鼠的临床症状,结果显示混合感染组小鼠的临床症状评分显著高于其他两组。进一步利用平板菌落计数的方法测定了单独感染和混合感染各组小鼠肝、脾、肺脏组织菌载量以及体外对猪肺泡巨噬细胞(PAM)的粘附、侵袭能力,结果显示尽管少动鞘氨醇单胞菌在临床未显示致病作用,但混合感染组小鼠肺脏和肝脏中大肠杆菌的数量却显著多于大肠杆菌单独感染组;体外感染PAM试验发现少动鞘氨醇单胞菌促进了大肠杆菌对PAM的侵袭作用。同时利用荧光定量PCR检测了PAM中IL-1β、IL-6、IL-10和TNF-α的转录水平,结果显示大肠杆菌或少动鞘氨醇单胞菌单独感染PAM均可引起IL-1β和IL-10的转录水平升高;混合感染则会进一步上调促炎因子IL-1β的转录水平,降低抑炎因子IL-10的转录水平,而IL-6和TNF-α则无明显变化。以上结果表明少动鞘氨醇单胞菌增强了大肠杆菌对小鼠的致病性,且混合感染在体外能够诱导PAM强烈的炎症反应。本研究首次从患有呼吸道疾病的病死猪肺脏样品中同时分离到少动鞘氨醇单胞菌和大肠杆菌,并发现二者的混合感染促进了大肠杆菌对小鼠的致病性,同时初步探究了混合感染对PAM天然免疫功能的影响,这一发现提示应加强对少动鞘氨醇单胞菌混合感染的监测。

食神鞘氨醇杆菌(Sphingo spiritivorum)肝素酶的制备和性质研究

筛选新型肝素酶产生菌,制备新型肝素酶并对其降解肝素能力进行测试。采用定向富集方法对土壤中的菌群进行培养,筛选分离产肝素酶的新种菌株,利用微生物发酵和蛋白纯化技术制备肝素酶,考察新型肝素酶的理化性质和酶切位点,之后使用新型肝素酶降解肝素并测试产物特征。筛选分离得到1株新的肝素酶产生菌,属食神鞘氨醇杆菌(Sphingo spiritivorum)。发酵后得到的粗酶,经多步柱层析纯化后得到的新型肝素酶SShep I和SShep II,用得到的酶降解肝素得到两种新型酶制低分子肝素。利用食神鞘氨醇杆菌中分离纯化得到的两种新型肝素酶SShep I和SShep II制备的新型酶制低分子肝素,有望开发成抗凝血效果更佳或具有新临床功能的低分子肝素药物。

鞘氨醇单胞菌与枯草芽孢杆菌对油品降解条件的优化

石油烃污染持续时间长、去除难度大,如何优化石油成分的降解条件,有效去除石油烃污染日益受到国内外重视。鞘氨醇单胞菌的细胞外膜中不含脂多糖,但是却含有一种鞘糖脂,它所形成的疏水表面更有利于细胞摄取胞外物质。本实验选择易被微生物所降解的柴油作为碳源,设计实验对多噬香鞘氨醇单胞菌降解柴油的温度、振荡器转速、pH、石油污染物浓度、投菌量、表面活性剂等条件进行优化。实验结果显示,多噬香鞘氨醇单胞菌在柴油浓度0.1 g/L,35℃,pH=7.2,转速为220 r/min^(-1)时降解效果较好。实验还针对枯草芽孢杆菌能分泌表面活性剂的特点,分析鞘氨醇单胞菌与枯草芽孢杆菌共同降解的可行性,包括以生物炭为载体来防止细菌的相互干扰,以期在后续实验中提高降解效率。

一株肝素降解菌的分离鉴定及基因组测序分析

以白头叶猴粪便为材料分离到一株不形成芽孢、可产黄色色素的细菌,革兰氏染色为阴性,接触酶阳性,经形态学观察和分子生物学鉴定为Sphingobacterium daejeonense NS6-1。NS6-1不能水解淀粉,但能降解肝素,肝素酶酶活为46.60 U/mL,当添加100 mmol/L的Ca2+为辅助剂时肝素酶活性可达107.29 U/mL。通过K-B纸片琼脂扩散法检测菌株对几种常规药物的敏感性,发现NS6-1对卡那霉素和庆大霉素耐药,对利福平、四环素、多黏菌素B、氧氟沙星、头孢哌酮和万古霉素敏感。基于Illumina Hiseq 4000平台对NS6-1进行全基因组序列测定,结果显示其基因组大小为4 381 042 bp, GC含量为37.21%,预测到的蛋白质编码基因数为3 852个。功能基因注释结果显示,基因组中含1个编码肝素酶Ⅱ/Ⅲ基因,1个氨基糖苷类抗生素耐药功能基因以及1个与芳香烃化合物降解相关的邻苯二酚1,2-双加氧酶基因。利用antiSMASH预测到6个次级代谢产物生物合成基因簇,其中,2个为类胡萝卜素合成基因簇,1个为高分子表面活性剂emulsan合成基因簇。综上,NS6-1具有肝素类物质降解能力以及潜在的石油降解能力和类胡萝卜素合成能力。以上结果为该菌的后续研究及实际应用奠定了理论基础。

17α-乙炔基雌二醇降解菌的分离鉴定及降解特性

从避孕药生产厂废水处理站的活性污泥中驯化、分离到1株能够以17α-乙炔基雌二醇（17α-ethynylestradiol，EE2）为唯一碳源和能源生长的菌株JCR5．经过对其形态特征、生理生化以及16SrDNA序列分析，该菌株为鞘氨醇杆菌属（S肋抽gobacteriumsp．）．研究表明，菌株JCR5利用EE2生长的适宜温度为25～40℃，培养基初始pH为7～9．金属离子Ni^2＋、Mn^2＋、Cu^2＋、Fe^3＋能够促进菌株的生长，而Zn^2＋、Ag^＋、Pb^2＋、Ca^2＋和Al^3＋离子对菌株的生长具有不同程度的抑制作用．菌株JCR5在10d内对初始底物浓度为30mg·L^-1EE2的降解率可达到87％．

西柏三烯-4,6-二醇降解产香菌培养基条件优化

为提高新鞘氨醇杆菌(Novosphingobium panipatense YII-3)对西柏三烯-4,6-二醇的降解效率,利用响应面法对发酵培养基的组成进行了优化。结果表明:(1)通过单因素实验确定了最佳碳源及其浓度、氮源及其浓度、初始pH和培养温度。(2)以上述4个单因素为考察因子设计了4因素3水平的Box-Behnken响应面分析实验,得到的最佳培养基组成为麦芽糖0.66 g/L、酵母粉0.91 g/L、pH=9和培养温度35℃。(3)该条件下培养的新鞘氨醇杆菌对西柏三烯-4,6-二醇的降解率从最初的64.58%增加到84.71%,与优化前相比提高了20.13百分点。Box-Behnken响应面分析实验用于新鞘氨醇杆菌的培养基优化是可行的,且数学模型的预测值与实验观察值相符。

17α-乙炔基雌二醇的降解及其共基质代谢特性

以一株降解甾体雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)的鞘氨醇杆菌(Sphingobacteriumsp.)JCR5为材料,研究了JCR5降解EE2的适宜接种量、底物利用情况和添加营养物对降解能力的影响.结果表明,在接种量为7%(体积分数)(OD600≈1)时,EE2的降解率最高;JCR5能够利用甾体雌激素(甾酮、17β-雌二醇、雌三醇以及炔雌醇甲醚),避孕药生产中间体以及一些芳烃化合物为唯一碳源生长;添加少量葡萄糖、蛋白胨和酵母粉,均能促进JCR5对EE2的降解.葡萄糖、17β-雌二醇(E2)分别与EE2的共基质代谢试验表明,在共基质条件下,葡萄糖的存在对EE2的降解起到一定的促进作用,而E2的存在对EE2的降解具有一定的抑制作用.利用HPLC检测EE2降解过程发现,在EE2降解的同时伴有未知的EE2代谢产物峰出现.