[发明专利]一株可降解盐环境中多环芳烃的海旋菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境污染生物处理技术领域，具体涉及一株能在盐环境中降解多环芳烃类有机污染物的海旋菌株及其应用。

背景技术

多环芳香烃化合物(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类由两个或两个以上苯环以线性、角状或者簇聚等不同方式排列形成的有机化合物。PAHs污染物在空气、水体、土壤及其沉积物等环境介质中广泛分布。环境中的PAHs主要来源于自然界的活动(例如森林火灾、动植物遗体腐烂、石油煤炭形成、火山喷发等)和人类活动(如木材加工、石油冶炼、运输业、煤气制造、军事设施、危险物处理和填埋等)。多环芳烃大多数为有毒物质，许多甚至具有三致效应(致癌、致畸变和致突变)，迄今为止已发现的多环芳烃类致癌物及其衍生物已经超过400种，其中不乏苯并芘等这样的强致癌物质。由于多环芳烃类物质具有低水溶解性、亲脂性、难降解性和高生物蓄积性等特性，使得其可以在环境中长期稳定的存在，并且能长距离迁移，最终富集于生物体中，对自然界生物安全和人类健康构成巨大威胁。因此，上世纪80年代美国环保局(USEPA)就将16种未带分支的PAHs列入了环境优先控制污染物的黑名单，而我国国家环保局在第一批公布的68种优先控制的污染物中就包含了7种PAHs。因此，控制和去除环境中的多环芳烃具有重要的理论和现实意义。

环境中的多环芳烃除少部分可以发生光化学分解外，大部分主要依赖微生物降解途径慢慢消失。自上世纪70年代开始，研究人员就尝试利用微生物技术对受PAHs污染的土壤进行修复(受菲、芘或五氯苯酚污染土壤的蚯蚓强化修复方法，专利号 200910184601.1)，80年代科学家认识到微生物技术是修复PAHs污染最有前景的技术，并将其应用于石油污染环境的修复。然而，近些年来科学家们发现多环芳烃污染常常发生在盐浓度较高的环境中，例如由于石油的突发事故、落地油及含油污水排放等造成的盐碱滩环境的污染；同时，含油和含盐量都比较高(盐度>3.5％w/v)的油田采出水的排放，会使接纳环境中的盐度和多环芳烃含量同时升高，形成污染。在这些特殊的盐环境中，普通的多环芳烃高效降解菌株由于难以在较高的盐浓度条件中生长而不能发挥作用，因而嗜盐多环芳烃高效降解菌株的筛选与应用有着迫切的需求与重要的现实意义。

目前已发现并报道的多环芳烃降解菌种嗜盐微生物较少，多集中于假单胞菌属 (Pseudomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)、分支杆菌(Mycobacterium)、芽孢杆菌属 (Bacillus)等。Ashok等从炼油厂附近的土壤中筛选出了四株能耐受7.5％NaCl，且能利用萘、蒽以及能利用萘与菲进行共代谢的菌株，经鉴定它们属于微球菌属 (Micrococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和产碱菌属(Alcaligenes)。Sohn等从韩国某海域淤泥中分离到一株能降解2-5个苯环的多环芳烃的新鞘氨醇杆菌 (Novosphingobiumpentaromativorans)，其能在盐度为1％-6％的丰富培养基中生长。 Plotikova等从盐土环境中分离到了15株萘降解菌，有红球菌属(Rhodococcus)、节杆菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)，它们能够耐受5.8％NaCl，其中6株还能利用菲；通过对其中部分含质粒的菌株进行转化改造，获得了两株含有外源质粒的恶臭假单胞菌，其耐盐性有所提高，而且能够降解萘、菲和水杨酸。赵百锁等(一株可降解多环芳烃的海旋菌及其应用，专利号 200910080014.8)从高盐度的石油污染土壤中分离得到一株能够高效降解菲的海旋菌 (Thalassospiraxianhensis P-4)，在盐度为5％，加有酵母粉的液体培养基中，9天内对菲(初始浓度为100mg/L)的平均降解速率可达10.8mg/(L·d)。由于高环芳香烃的化学结构复杂、水溶性差、热稳定性强、生物可利用性低，高环芳香烃的降解嗜盐菌株的研究就更少了，如目前对于高环芳烃代表物——芘的嗜盐或耐盐降解菌的研究仅限于分支杆菌属(Mycobacterium)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)、解环菌属(Cycloclasticus) 和海杆菌属(Marinobacter)。最早的一株芘降解耐盐菌株是由Heitkamp等在上世纪 90年代从Redfish Bay河口石油污染的沉积物中分离得到的。Cui等从黄海的沉积物中分离得到了三株能降解高环芳烃的嗜盐菌，它们属于解环菌属(Cycloclasticus)。可以看出用于盐环境中多环芳香烃污染修复的微生物有效资源仍然相对匮乏。多环芳烃降解海旋菌Thalassospiratepidiphila sp.nov.1-1B^T(JCM 14578^T＝DSM 18888^T)和 Thalassospiraxianhensis sp.nov.P-4^T(CGMCC 1.6849^T＝JCM 14850^T)并不能降解荧蒽、苯并芘和苯并蒽。