一株印度洋深海食烷菌(Alcanivorax sp．P40)的烷烃羟化酶基因的克隆

以印度洋深层海水,用柴油和石油作为混合碳源经富集培养、分离获得一株具有很强的柴油降解能力的菌株P40.菌株P40革兰氏染色阴性,接触酶和氧化酶为阳性,能还原硝酸盐,不能还原亚硝酸盐.16S rDNA B lastn结果表明其与Alcanivorax dieseloleiB-5T(柴油食烷菌)及A.dieseloleiNO1A具有最高相似性,均为99.8%.菌株P40的gyrB序列与A.dieseloleiNO1A同源性也高达99.2%,而与A.dieseloleiB-5T只有86.9%.此外,从菌株P40中克隆到两个烷烃羟化酶alkB基因片断,分别命名为P40a-lkB1和P40a-lkB2.其中P40a-lkB1与报道的A.dieseloleiB-5T中的alkB同源性较高,达96.3%,而与同为深海来源的菌株NO1A的alkB的同源性更是达100%,P40a-lkB2则与A.borkum ensisSK2T(泊库岛食烷菌)的alkB1同源性最高,但仅为65%.

基于转录组与翻译组的海洋食烷菌(Alcanivorax)烷烃代谢调控研究

【目的】食烷菌是海洋烃类降解优势菌,其烷烃代谢调控机制有待深入研究。本研究拟从食烷菌转录和翻译水平上认识烷烃降解的调控过程。【方法】分别以乙酸和正十六烷(C16)为唯一碳源与能源,获取柴油食烷菌(Alcanivorax dieselolei)B5菌株的转录组和翻译组数据,并整合数据计算得到该菌在2种碳源培养条件下基因的翻译效率。采用基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)对差异翻译和翻译效率基因进行功能和代谢通路注释。【结果】当以C16为唯一碳源与能源时,B5菌株烷烃代谢途径的关键基因在转录与翻译水平均大量提升,包括烷烃单加氧酶、细胞色素P450氧化酶、醇脱氢酶和醛脱氢酶等。KEGG富集结果表明,翻译水平显著上调基因参与了肽聚糖生物合成、脂肪酸降解、氯代烷烃降解、氧化磷酸化和生物膜形成等通路;翻译效率差异基因主要富集在铁载体非核糖体肽的生物合成、氧化磷酸化和不饱和脂肪酸的生物合成等途径。通过转录组和翻译组学的联合分析显示,为了适应烷烃氧化,B5有效地协调了转录与翻译过程;B5在2种碳源培养条件下基因表达水平与翻译效率均呈现负相关性;全局蛋白调节因子CsrA和sRNAs参与的转录后调控可能导致了烷烃代谢相关基因的翻译效率差异。【结论】转录组和翻译组数据的联合分析表明转录后调控参与了食烷菌的烷烃代谢过程,本研究为进一步探究食烷菌烷烃代谢的转录后调控机制奠定了基础。

柴油食烷菌B-5及其卤代烷烃脱卤酶DadA对卤代化合物的降解

【目的】柴油食烷菌(Alcanivorax dieselolei)B-5是重要的石油降解菌。为研究其对卤代化合物的降解范围和降解机制,【方法】以不同的卤代化合物作为唯一碳源,观察菌株B-5在其中的生长情况;通过多重序列比对、系统发育分析和三维结构同源建模,分析该菌株基因组内一个假定的卤代烷烃脱卤酶(Haloalkane dehalogenase,HLD)DadA;利用大肠杆菌异源表达、纯化DadA,并测定了其对46个卤代底物的酶活。【结果】菌株B-5能够利用C3-C18链长范围的多种卤代化合物为唯一碳源生长;在系统进化树中,DadA相对独立于其他HLD-II亚家族成员,但具有典型的HLD-II亚家族的催化五联体残基;DadA确实具有脱卤活性,但该酶特异性高,底物范围明显小于其他已鉴定的HLDs,仅对1,2,3-三溴丙烷、1,2-二溴-3-氯丙烷和2,3-二氯-1-丙烯有脱卤酶活。【结论】因为DadA对很多B-5菌株可以利用做碳源的卤代底物没有脱卤酶活,所以推测B-5菌中可能还有其他脱卤酶参与了卤代烷烃的降解。菌株B-5及其卤代烷烃脱卤酶DadA在卤代烷烃污染物的生物降解方面具有应用潜力。

红灯食烷菌(Alcanivorax hongdengensis)黄素结合单加氧酶(AlmA)的基因克隆及其烷烃诱导表达

【目的】研究海洋烷烃降解菌新种模式菌株Alcanivorax hongdengensis A-11-3降解长链烷烃的分子机制。【方法】PCR克隆编码黄素结合单加氧酶的基因序列,利用生物信息学软件对序列进行分析,运用RT-PCR和实时荧光定量PCR技术分析基因在不同烷烃诱导下的表达水平。【结果】从菌株A-11-3中克隆获得了两个黄素结合单加氧酶基因片段(almA1和almA2)。它们编码的氨基酸序列与菌株Acinetobacter sp.DSM17874的AlmA同源性分别为58.6%和53.2%。实时荧光定量PCR分析表明,almA1基因只在长链烷烃(C28-C32)的诱导下上调表达,而almA2基因中能在更宽范围的长链烷烃(C24-C34)和支链烷烃诱导下上调表达。两者均在C9-C22的烷烃诱导下没有上调表达。【结论】黄素结合单加氧酶可能是A-11-3降解长链烷烃和支链烷烃的关键酶。

海洋烷烃降解菌Alcanivorax sp．A-11-3的分离鉴定及其降解酶基因研究

从马六岬海峡的表层海水中分离到一株石油降解菌A-1l-3．经16SrDNA Blast结果表明其与Alcanivorax borkumensisSK2具有最高相似性为96％，该菌可能是食烷菌属的一个新种．该菌具有很强的石油降解能力．结果表明，A—11—3对烷烃的降解范围较宽，能以C8～C36的烷烃为唯一碳源和能源生长；在7d内该菌对柴油的降解率达到49．5％．此外，还从菌株中克隆到了大小为426bp的烷烃羟化酶基因alkB片段和843bp的P450烷烃羟化酶基因的部分序列．序列分析表明，alkB片段编码的氨基酸序列与4．60rkumensis SK2^T的AlkB1和AlkB2的同源性分别为57．75％和40．14％；该菌的P450与SK2菌株的P450具有最高同源性，为87％．研究结果对于海洋石油降解微生物生态研究及石油污染生物修复技术开发有参考价值．

南沙深海沉积物中石油降解菌的分离鉴定和多样性分析

为了解我国南沙海域中石油降解菌的多样性,认识其在环境自净中作用并获得用于石油污染生物修复的菌种资源,以不同链长烷烃及支链烷烃对南沙深海沉积物样品进行富集与烃降解菌的分离鉴定,并结合16S rRNA基因文库和DGGE技术对降解菌群的结构进行了分析.结果表明:通过16S rRNA基因文库构建及PCR-DGGE分析发现,不同链长烷烃富集后的菌群中,食烷菌(Alcanivorax)在各降解菌群中都是绝对优势菌;另外,除烃海杆菌(Marinobacter hydrocarbonoclasticus)、海绵假单胞菌(Pseudomonas pachastrellae),以及Idiomarina与Kangiella属的细菌也是菌群中较重要的优势菌.此外,通过2种平板培养基从烷烃富集的降解菌群中分离获得了8个不同属的细菌.本研究还首次发现Kangiella属(食烷菌科)的细菌可能参与了烷烃降解.南沙沉积物烷烃降解菌多为γ-Proteobacteria;其中,食烷菌科(Alcanivoraceae)(Alcanivorax与Kangiella属)的细菌在降解菌群中是绝对优势菌,假单胞菌与海杆菌在烷烃降解过程中也起着重要作用.

海洋石油降解菌Alcanivorax sp. 97CO-5的固定化及其石油降解效果

本文应用不同材料固定海洋石油烃降解菌Alcanivorax sp.97CO-5,考察并比较了其成型、传质、包埋菌体活性和石油降解性能。实验结果表明：2.5%海藻酸钠包埋材料中细菌的增长最为显著,8 d后材料中细菌数量达到1.2×106CFU/g,为初始细菌细胞数量的3.85倍,是最适的固定化材料。固定化菌剂的石油降解实验结果表明,固定化菌剂14 d对石油的净降解率达到34.1%,其石油降解效果优于游离菌体（28.3%）;气相色谱质谱联用分析表明,固定化菌剂对石油中总烷烃降解率为57.9%,其中对nC21～nC31的中长链烷烃的降解率可达到54.6%;固定化菌剂相对于游离菌体,对芴（FLU）和二苯并噻吩（DBT）两类烷基化多环芳烃的降解率明显提高,达到44.9%和44.2%,而游离降解菌仅为25.4%和24.7%。实验证明,固定化技术促进了Alcanivorax sp.97CO-5菌体降解性能的发挥尤其是对中长链烷烃和部分芳烃成分的降解。