[发明专利]一株能降解海洋柴油污染物的细菌DW3

说明书

1技术领域

本发明涉及一株能降解海洋柴油污染物的细菌的分离、鉴定、降解条件的确定及降解酶基因的分析。 

2背景技术

随着世界对石油及其制品需求的日益增长，在海上开采、运输、装卸以及利用石油过程中的溢油事故也日渐增多。溢油不仅造成严重的环境污染，并且由于石油烃类污染物的潜在毒性和生物累积效应会导致近岸海域环境质量和生物种类多样性指数严重下降，破坏生态系统的功能，对水产业和旅游业也会造成巨大的经济损失。另外，石油烃中的多环芳烃类化合物具有强烈的致畸、致癌和致突变效应，可能通过食物链进入人体，对人体健康具有很大的潜在危害。因此，研究近岸海洋环境中石油及其制品污染物的控制与修复问题对于保持海洋生态系统的良性循环，保障人民的身体健康以及促进经济和社会的可持续发展无疑具有重要的现实意义。 

微生物降解是去除环境中石油污染物的主要途径。生物修复是指利用生物特别是微生物来催化降解环境污染物，减小或最终消除环境污染的受控或自发过程，是在微生物降解基础上发展起来的新兴的环保技术。 

土著微生物降解污染物的潜力巨大，但驯化时间长、生长速度慢、代谢活性低，因而添加外源高效污染物降解菌，能够提高生物修复效率。接种的微生物被称为先锋微生物，它们能够催化被限制的生物降解过程。这些接种微生物可以从土著微生物中富集，也可以从其它区域获得。 

微生物对石油烃的降解分为三个主要过程，首先是石油烃在微生物细胞膜表面的吸附，其次是吸附在细胞膜表面的石油烃进入细胞膜内，最后是石油烃进入微生物细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应。 

石油烃的生物降解是通过细胞膜内的烃降解酶作用而降解，烃类物质必须同微生物接触，并通过细胞壁到达细胞膜内才能被降解，而石油烃是疏水性的，所以石油烃在微生物表面的吸附成为了影响其降解效率的关键。对于不同的微生物以及石油烃的不同存在形式，石油烃进入细胞的微生物细胞膜表面对石油烃的吸附方式也不一样。一般认为，微生物在摄取石油烃时主要采取以下三种方式：a、微生物细胞摄取溶解在水相中的烃类。该模型只适用于水溶性芳香烃和气态烷烃，不适于长链烷烃，后者在水中溶解度太小， 不足以维持微生物的生长。鉴于表面活性剂对石油烃具有一定的增溶和分散作用，有人提出了利用表面活性剂来增加石油烃的溶解度。通过人工添加表面活性剂或是通过石油降解菌自身分泌的生物表面活性剂有利于石油烃在水体中的增溶和分散，从而有利于微生物细胞摄取溶解在水体中的烃类。Olivera等从被石油污染的海滩中分离获得了三株能够产生表面活性剂的石油降解菌，并研究了其相关基因。b、微生物细胞与比其大得多的油滴直接接触进而进行摄取，称为“与大油滴直接接触”模型，该模型认为微生物细胞与比其大得多的以非水相形式存在的液滴相接触。d、微生物细胞与比其小得多的假溶、拟溶或被包裹的烃类颗粒作用，进而进行摄取。这种“微滴接触”模型是微生物细胞在非水溶性底物的诱导下分泌生物表面活性剂，将底物乳化成小液滴，形成烷烃-表面活性剂胶束，可使微生物有效地利用烷烃生长。也有种解释是微生物通过释放出乳化剂将油滴乳化成小颗粒，增大油滴的表面积，有利于微生物的直接接触和利用。研究表明，烷烃液滴的界面面积与微生物的比生长速率之间相关，即烷烃液滴直径越小，界面面积越大，比生长速率越大。 

石油烃在细胞膜内的运输是石油烃生物降解的主要影响因素。随着分子生物学和分子生物化学的发展，石油烃在细胞膜内的运输方式的机理研究逐渐引起人们的关注，但具体的转运机理尚不清楚。现在的跨膜运输理论主要存在被动运输和主动运输两种。Beal和Whitman分别发现Pseudomonas aeruginosa和Pseudomonas fluorescens吸收了十六烷和萘之后，质子的运动能力降低，这表明需能的主动运输在菌中是存在的。也有研究表明，微生物自身产生的生物表面活性剂也能使微生物细胞膜结构发生改变，从而引起污染物通过细胞膜的机会大大增加。Carrilo C.与Terurl J A等发现有些表面活性剂能够集合排列在微生物细胞膜的表面，有的甚至还可以镶嵌在细胞膜中，从而在细胞膜表面形成类似通道的孔状结构，使石油烃更容易通过细胞膜进入细胞体内。