北冰洋高緯度深海表層沉積物和紅海高鹽環(huán)境樣品中石油烴降解菌的種群結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、本文主要研究了兩種極端海洋環(huán)境中石油烴降解菌的種群結(jié)構(gòu)。第一部分主要是研究北冰洋高緯度深海表層沉積物中PAHs降解菌的種群結(jié)構(gòu)，并對(duì)其中一株降解菌的生理生化特性及其PAHs降解特性進(jìn)行了初步研究;第二部分主要是研究采自紅海的高鹽海水、鹵水和沉積物樣品中石油烴降解菌的種群組成。
　　 第一部分
　　 隨著全球氣候變暖和人類活動(dòng)的日益頻繁，輸入到北冰洋的持久性有機(jī)污染物日益增多。為了研究北冰洋高緯度深海表層沉積物中多環(huán)芳烴（

2、PAHs）降解菌的種群結(jié)構(gòu)，并獲得新的降解菌資源，本文在GC-MS分析沉積物中PAHs種類和含量的基礎(chǔ)上，以萘、菲和芘的混合物為唯一碳源和能源，對(duì)采自北冰洋高緯度4個(gè)典型區(qū)域（楚科齊海臺(tái)，加拿大海盆，阿爾法海脊和馬卡羅夫海盆）4個(gè)站位的12份深海表層沉積物，分別在4℃，15℃和25℃進(jìn)行了富集，共獲得了36個(gè)PAHs降解菌群。隨后，以細(xì)菌16SrRNA基因Ⅴ3區(qū)為靶標(biāo)，利用PCR-DGGE技術(shù)分析了不同溫度下降解菌群的種群結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用

3、Illumina高通量測(cè)序技術(shù)（靶標(biāo):16SrRNAⅤ6區(qū)）對(duì)25℃富集菌群的種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析。此外，通過(guò)GC-MS測(cè)定了25℃富集菌群對(duì)菲和芘的降解率，還通過(guò)平板分離鑒定可培養(yǎng)菌株，并驗(yàn)證其降解能力。
　　 GC-MS測(cè)定結(jié)果表明，12個(gè)表層沉積物中PAHs總量介于96.08-276.29ng/gdw，且菲和芴是含量最多的兩種PAHs。PCR-DGGE和Illumina高通量測(cè)序結(jié)果均表明，在12個(gè)25℃富集菌群中，來(lái)自

4、馬卡羅夫海盆BN12站位的3個(gè)降解菌群的種群結(jié)構(gòu)與來(lái)自其它3個(gè)站位的9個(gè)菌群有明顯差異。其中，Cycloclasticus，Marinobacter和Pseudomonas是BN12站位三個(gè)菌群中的優(yōu)勢(shì)降解菌;而其它站位的優(yōu)勢(shì)菌則歸屬于Pseudoalteromonas，Halomonas，Pseudomonas及Marinobacter屬。在45天內(nèi)，BN12站位三個(gè)菌群對(duì)菲和芘的降解率分別介于63.8％-97.4％和45.8％-80

5、.2％，明顯高于其它9個(gè)菌群15.2-33.9％和4.8％-30.6％的降解率。4℃和15℃富集菌群的PCR-DGGE分析結(jié)果表明，Cycloclasticus在BN12站位4℃和15℃的降解菌群中均是最優(yōu)勢(shì)的降解菌，而Thalassolituus僅為4℃富集菌群中的優(yōu)勢(shì)菌。
　　 利用平板純培養(yǎng)的方法，分別從4℃，15℃和25℃降解菌群中分離獲得40，41和64株可培養(yǎng)細(xì)菌。Pseudoalteromonas和Pseudomo

6、nas在三個(gè)不同溫度的富集菌群中均是優(yōu)勢(shì)的可培養(yǎng)菌;Shewanella僅是4℃富集菌群中的可培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)菌，而Halomonas和Marinobacter在15℃和25℃富集菌群中均為可培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)菌。
　　 隨后，我們對(duì)分離自BN12M菌群(BN12站位，25℃富集)的一株降解菌D104的生理生化特性及其PAHs的降解特性進(jìn)行了初步的研究?？寺y(cè)序結(jié)果表明，菌株D104和模式菌株MarinomonasushuaiensisU1(T)

7、在16SrRNA基因序列上的相似性為僅97.72％，是一株潛在的新種;單菌降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，它可以在4℃、15℃、25℃下較好地降解萘、菲、芘三者的混合物，同時(shí)也可以在25℃條件下，降解芴、蒽、芘及萘和芘的混合物。目前，菌株D104是Marinomonas屬中第一株分離自北冰洋，并被證明具有多種PAHs降解能力的菌株。
　　 第二部分
　　 為了研究高鹽環(huán)境中石油烴降解菌的種群結(jié)構(gòu)，本文以石油烴為唯一碳源和能源對(duì)采自紅海

8、7個(gè)站位的10個(gè)樣品進(jìn)行富集，16SrRNA基因Ⅴ3區(qū)的PCR-DGGE結(jié)果表明，10個(gè)降解菌群的結(jié)構(gòu)均較簡(jiǎn)單，優(yōu)勢(shì)菌主要是γ-proteobacteria的Alcanivorax，Marinobacter，Idiomarina和Salinisphaera。通過(guò)重量法測(cè)定各個(gè)菌群對(duì)石油的降解率結(jié)果表明，除了Seep4菌群的降解率為9.43％外，其它菌群介于36.85-85.87％。
　　 通過(guò)含石油的M2平板和普通M2平板的分離

9、培養(yǎng)，共從上述10個(gè)菌群中獲得22株細(xì)菌和9株酵母菌，系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，22株細(xì)菌主要是γ-proteobacteria的Alcanivorax、Idiomarina和Actinobacteria門中的Brevibacterium屬;9株酵母菌全部歸屬于畢赤酵母屬。各單菌對(duì)石油烴的降解實(shí)驗(yàn)表明，酵母菌的油降解率在37.8-57.24％之間，而細(xì)菌中只有兩株Alcanivorax菌的降解效果較好，它們均來(lái)自鹽度相對(duì)較低的TS06站位（鹽度