[发明专利]一种快速降解甲基睾丸酮的基因工程菌及其用途

说明书

技术领域

    本发明公开了一种快速降解甲基睾丸酮的基因工程菌及其用途，同时还提供该基因工程菌快速去除水产养殖废水中甲基睾丸酮的降解方法，属于应用环境微生物技术领域。

背景技术

甲基睾丸酮（Methyltestosterone）又称为甲睾酮、甲基睾酮、甲基睾丸素，是一种人工合成雄激素，具有促进男性性器官的形成、发育、成熟，并对抗雌激素，抑制子宫内膜生长及卵巢垂体的功能，在医药行业中被广泛使用。甲基睾丸酮在水中的最大溶解度为0.5g/L，但由于难以被普通微生物利用，污水处理厂，尤其是医药行业废水处理厂的出水中往往含有一定量的甲基睾丸酮，会通过生物富集和生物放大作用对受纳水体中的水生生物和基于水生生物食物链的其它生物以及人类的内分泌系统和性别发育产生不利影响。根据中华人民共和国农业行业标准无公害食品渔用药物使用准则(NY5071-2002)的规定，甲基睾丸酮为渔业违禁药物，但很多养殖用户为获取经济利益，仍然偷偷施用甲基睾丸酮。由于雄性罗非鱼生长速度快、个体大、不产仔，因此，为孵化出尽可能高比例的雄性罗非鱼苗，不少苗场冒着食品安全风险，在鱼苗孵化过程中添加违禁药物甲基睾丸酮，通过激素作用改变鱼苗性别。同时也有文献表明一些不法养殖户通过投喂含甲基睾丸酮的饲料来提高鳗鲡、鲤鱼、甲鱼和鳝鱼产量。同时有报道称甲基睾丸酮还被用于中国对虾、美国青蛙、牛蛙、大瓶螺、福寿螺等经济动物的养殖中。由此可以看出使用甲基睾丸酮的水产品种类繁多，如果不加以控制，这些违禁做法会导致甲基睾丸酮在水生生物的体内不断蓄积，通过食物链对人及其它动物的身体健康带来损害；如果不对受其污染的水体进行治理，水产养殖废水中的甲基睾丸酮对养殖水体以及通过其排放而进入的其它水体的生态系统组成和结构产生影响，进而破坏水生生态系统平衡。同时也有文献报道，种公猪饲养过程中使用的动物饲料中添加有甲基睾丸酮等雄性激素，并且雄性畜禽养殖过程中会产生并排放大量的动物自身分泌产生或因兽药及添加剂诱导而产生的雄性激素，如睾丸酮等。如果雄性激素含量高的这类养殖废弃物未经处理或经过不当处理同样会对周围的天然水体甚至渔业养殖用水产生二次污染现象。

目前仍然存在水产养殖户偷用和滥用甲基睾丸酮的现象，并且对已发现受甲基睾丸酮污染的水体往往缺乏专门的处理技术或工艺。因此在上述情况下，偷用及过量使用这类药物的现象较为频繁时，这些违禁药物会大量进入环境中，对水体及其它生态系统中生物的内分泌系统和性别发育系统将产生严重危害。

研究表明微生物降解作用是环境中甲基睾丸酮等甾体类激素的重要消除途径。睾丸酮丛毛单胞菌能以多种甾体类化合物为碳源和能源进行代谢，并且具备彻底降解这类化合物需要的20多种酶，其中3,17β-羟基类固醇脱氢酶是睾丸酮丛毛单胞降解甲基睾丸酮的第一个关键酶，因此菌株体内该酶的表达量和活性的高低对菌株降解甲基睾丸酮的速度和效率具有重要的影响作用。如果能找到一种方法来提高3,17β-羟基类固醇脱氢酶的表达量和活性将会对甲基睾丸酮污染的消除产生极其重要的意义。同时，最新的研究表明睾丸酮丛毛单胞菌体内的一些关键代谢酶的表达量和活性受到调节蛋白的影响，如将睾丸酮丛毛单胞菌体内的3α-羟基类固醇脱氢酶的抑制子的基因敲除，该酶的表达量和活性会得到提高，使得改良后的基因工程菌株对雌激素的降解能力明显提高。因此，如果能够找到3,17β-羟基类固醇脱氢酶编码基因的抑制子，进而敲除该抑制子的编码基因，那么很可能会提高睾丸酮丛毛单胞菌对甲基睾丸酮的降解能力，但目前对3,17β-羟基类固醇脱氢酶基因表达调控方面尚未有相关研究和技术应用方面的报道。

发明内容

本发明公开一种能快速降解甲基睾丸酮的睾丸酮丛毛单胞菌基因工程菌株，为一种改良的基因工程菌株。

本发明还提供了上述菌株去除甲基睾丸酮的的微生物降解方法，适用于工业化生产。

本发明进一步公开了该菌株在降低水产养殖废水中甲基睾丸酮含量的安全无污染的用途。

本发明公开一种快速降解甲基睾丸酮的睾丸酮丛毛单胞菌基因工程菌，命名为：Comamonas Testosteroni PK-4，该基因工程菌株已于2013年1月15日保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，其保藏号为CGMCC No.7135。

本发明公开的睾丸酮丛毛单胞菌基因工程菌PK-4的获得方法，包括以下步骤：