[0031] 下面通过附图和具体实施例详述本发明,但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明,本发明所采用的实验方法均为常规方法,所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
[0032] 实施例1
[0033] 菌株BW02培养
[0034] LB培养基(g/L):胰蛋白胨(Tryptone)10g;琼脂(Agar)15g;酵母浸粉(Yeast Extract)5g,NaCl 10g,去离子水1L,调节pH至7.0,液体培养基则不添加琼脂。
[0035] ASM无机盐培养(g/L):NaCl 30g;MgSO4,0.35g;NH4NO31g;KCI 0.7g,Na2HPO4.12H2O 5g;KH2PO40.2245g;pH7.5,最后加100ul微量元素溶液。
[0036] 微量元素溶液(mg/L):CaCl22mg;FeCl3.6H2O5mg;GuSO40.5mg;MnCl2.4H200.5mg;ZnSO4.7H2O 10mg;蒸馏水1000ml。
[0037] 将纯化后的菌株接种到LB固体培养基上培养48h后观察其菌落形态。同时将适当浓度待测菌株菌悬液滴于5mm×4mm的硅片上,用2.5%的戊二醛固化2-4h,然后用pH=7.3的磷酸缓冲液洗涤,乙醇梯度脱水,最后采用乙酸异戊酯进行置换,真空干燥,用扫描电子显微镜(日立S-4800场发射)进行菌体观察。
[0038] (1)菌落形态特征
[0039] 菌株BW02的菌落形态为:在LB培养基上培养7天后,菌落圆形凸起,黄粉色,表面光滑湿润,边缘整齐。
[0040] (2)菌株形态及其生理生化特性
[0041] 如图1所示,高效芘降解菌株BW02革兰氏阳性,在LB固体培养基上呈橘黄色,表面湿润光滑凸起,边缘整齐,不透明。如图2所示,菌体为杆状,非成对出现,无鞭毛,长约0.8-2μm,宽约0.3-0.6μm。菌株BW02可以蔗糖、乳糖、糊精为唯一碳源,不能利用海藻糖、菊粉及甘露醇。(G+C)mol%为59.1%。在NaCl浓度0-20%范围内均能生长,最适NaCl浓度3%,生长的温度范围4-30℃,最适温度范围15-20℃,pH范围4.5-10.5,最适pH7.0-8.0,
[0042] 利用16SrRNA序列构建菌株BW02系统发育树(图3),菌株BW02和Rhodococcus qingshengii和Rhodococcus degradans亲缘关系最近,同源性高达98.03%,结合菌株的形态特征及生理生化特征分析,菌株BW02经鉴定R.qingshengii。
[0043] 实施例2
[0044] 高效芘降解菌株BW02的生长曲线的测定
[0045] 实验采用可见分光光度法值法测定芘的高效降解菌株生长曲线,检测波长600nm,以无菌的液体培养基作为空白对照,分别检测在6,12,18,24,36,42,54,66,72,78,84h所对应的OD600。每份样品测定三次,取平均值(若菌悬液浓度太浓,应做适当稀释,使OD600值小于1)。
[0046] 菌株BW02在适合的条件下,菌体生长会出现4个阶段,延滞期、对数期、稳定期、衰亡期。实验结果表明:0-20h为延滞期,菌体生长缓慢;20-60h为对数期,菌体迅速生长;60-90h为稳定期,菌体生长逐渐趋于平稳。如图4。
[0047] 实施例3
[0048] 菌龄对菌株BW02芘降解性能的影响
[0049] 根据生长曲线分别选取了菌龄为24h,48h,72h,96h的菌株作为研究对象,制备菌株BW02的菌悬液,调节菌体浓度cfu/ml=109。以4%的接种量分别接入芘含量为1mg/ml的50mlASM液体培养基中,调节pH7.5,15℃静置培养15d,每个样品做3个平行,以不接菌为空白对照,采用气相色谱法测定不同菌龄对菌株BW02芘降解性能的影响。
[0050] 实验选取菌株BW02(红球菌属)不同时期的菌龄,分别为24h,48h,72h,96h的菌株进行分析,如图5所示菌龄为48h时降解性能最佳,可达60%以上。
[0051] 实施例4
[0052] 接种量对菌株BW02芘降解性能的影响
[0053] 制备菌株BW02的菌悬液,调节菌体浓度cfu/ml=109。分别以1%,2%,4%,6%,8%,12%的接种量分别接入芘含量为1mg/ml的50mlASM液体培养基中,调节pH7.5,15℃静置培养15d,每个样品做3个平行,以不接菌为空白对照,采用气相色谱法测定不同接种量对菌株BW02芘降解性能的影响。
[0054] 接种量于1%-4%时,降解率明显迅速增长;当接种量为4%-8%时,芘的降解率缓慢增加,当接种量达到8%时,芘的降解率达到最高,此后随着接种量的逐步增加,降解率不会继续增长,逐渐趋于平稳。
[0055] 实施例5
[0056] pH,温度,转速,盐浓度对菌株BW02芘降解性能的影响
[0057] 制备菌株BW02的菌悬液,调节菌体浓度cfu/ml=109。以4%的接种量分别接入芘含量为1mg/ml的50mlASM液体培养基中,调节pH分别为6.0,6.5,7.0,7.5,8.0,15℃静置培养15d,每个样品做3个平行,以不接菌为空白对照,采用气相色谱法测定不同pH值对菌株BW02芘降解性能的影响;另外采用相同的方法,在pH分别为7.5时,温度分别为10℃,15℃,20℃,25℃,30℃,35℃时,测定不同温度对菌株BW02芘降解性能的影响;在15℃,pH7.5,调节转速分别为50rpm/min,100rpm/min,150rpm/min,200rpm/min,振荡培养15d,测定不同转速对菌株BW02芘降解性能的影响。
[0058] 比较不同pH值,温度,转速对菌株BW02芘降解主要性能的影响,如图7,在pH为7.5时降解效果最佳(图7A);在15℃时菌株BW02对芘的降解效果最佳(图7B);随着转速提高,菌株BW02对芘的降解率反而减少,说明菌株BW02对氧气的需求量相对较低(图7C)。如图8所示菌株BW02在NaCl浓度3%时,其芘降解活性最高,达到61%。
[0059] 实施例6
[0060] 时间对菌株BW02芘降解性能的影响
[0061] 制备优异菌株BW02的菌悬液,调节菌体浓度cfu/ml=109。8%的接种量分别接入芘含量为1mg|ml的50mlASM液体培养基中,调节pH7.5,15℃静置培养,分别于4d、6d、8d、10d、16d及20d取样,每个样品做3个平行,以不接菌为空白对照,采用气相色谱法测定不同时间段菌株BW02对芘降解性能的影响。如图9所示0-4d时,降解率迅速增加,第8d后降解率增加较缓,16d降解率达到最大,其后降解率趋于平稳。
[0062] 实施例7
[0063] 不同无机氮源对菌株BW02芘降解性能的影响
[0064] 实验选取三种不同的无机氮源NH4Cl,NaNO3,NH4NO3,按照上面完成的优化条件培养,测定不同的无机氮源对菌株BW02芘降解性能的影响。采用气相色谱分析法,分析添加0.5g/L无机氮源NH4Cl,NaNO3,NH4NO3对菌株芘降解特性的影响结果表明,添加NH4NO3的培养基最有利于菌株对芘的降解,降解率达到49%(图10)。
[0065] 实施例8
[0066] 不同浓度的磷源对菌株BW02芘降解性能的影响
[0067] 根据前面已优化好的培养条件配制培养基,8%的接种量分别接入芘含量为1mg/ml的50mlASM液体培养基中,其中调节Na2HPO4浓度分别为1g/L、3g/L、5g/L、7g/L、9g/L。调节pH7.5,15℃静置培养16d以后,采用气相色谱法分析不同浓度的Na2HPO4对菌株BW02芘降解性能的影响。
[0068] PO3-是菌体生长的必须的离子之一,通常情况下PO3-常情对菌体生长都有着重要作用,由图11可以看出,当Na2HPO4浓度为3g/L时,菌株BW02对芘的降解率最高,降解率达到55.23%。
[0069] 实施例9
[0070] 菌株BW02芘降解中间代谢产物的测定
[0071] 采用GC-MS方法,用0.22um耐有机溶剂滤膜过滤石油醚萃取液。将滤液适当稀释,进行GC-MS分析,以测定芘的系列中间代谢产物。GC-MS条件:进样口采取分流模式,分流比为20:1,非极性气相色谱柱(Rxi-5Sil,HP-5)。进样口温度为300℃,FID温度为250℃,程序升温初始柱温为100℃,保持2min,然后以8℃/min程序升温到220℃,保持10min,再以6℃/min程序升温到280℃,保持10min。
[0072] 通过GC-MS分析,检测到菌株BW02对芘的降解过程中产生一系列代谢产物,母体化合物(芘)洗脱时间为20.472min,第一种代谢产物出现在20.090min,基峰在218(100%),与谱库相对比,确定该种物质为1-Hydroxy prene。第二种代谢物在20.113min出现,基峰(m/z)在208(100%),与质谱里面的数据相比较确定该物质为1-Methoxy phenanthrene.气相色谱-质谱库中第三个代谢产物出现在17.365min,基峰在149(100%),与MS谱库相比,确定该物质为Benzoic acid.第四个代谢产物所示出现在27.644min,基峰为(100%),与MS库中的标准Pentanoic acid吻合。
[0073] 实施例10
[0074] 菌株BW02芘及多环芳烃降解性能测定
[0075] 1)150ml的锥形瓶加入ASM培养基50ml/瓶121℃灭菌30min;
[0076] ASM培养基配方:
[0077] NaCl:30g,NH4NO3:1g,KH2PO4:0.2245g,Na2HPO4·12H2O:5g,天然海水1000ml,微量元素溶液:10ml,pH 7.5。灭菌温度121℃30min。
[0078] 微量元素溶液配方:
[0079]CaCl2 FeCl.6H2O CuSO4 MnCl.4H2O ZnSO4·7H2O 蒸馏水
2mg 50mg 0.5mg 0.5mg 10mg 1000ml
[0080] 2)将灭好菌的培养基中分别加入芘及其它多环芳烃(菲、萘、蒽),使最终浓度为1mg/ml及微量元素溶液0.5ml;
[0081] 3)选取菌龄为48h的菌株制备菌悬液,控制菌株的菌体浓度109cfu/ml,以8%的接种量接入芘含量为1mg/ml的ASM液体培养基中,调节pH7.5;
[0082] 4)以不加菌的空白ASM培养基(添加了1mg/ml芘)为对照;
[0083] 5)于15℃静置培养15d,实验重复三次;
[0084] 6)芘及其他多环芳烃降解率的测定方法:
[0085] 培养液结束后,采用石油醚分三次进行萃取培养液,定容到30ml,并将萃取液低温密封保存,以备气相色谱分析。
[0086] 采用气相色谱法测定芘的含量,所用仪器为岛津-2010气相色谱仪,配备FID检测器,Rts-1毛细管柱,测定条件如下:进样口温度为300℃,检测器温度为300℃,起始柱温50℃。以15℃/min程序升温到250℃,保持10min;载气氮气,分流进样,分流比10:1,进样量1ul。气相色谱法定量方法:以未接菌的ASM无机盐培养基作为对照,降解率D%=(CCK-Cf)/CCK×100%,其中CCK为对照处理组芘浓度,Cf为经菌处理后芘或其他多环芳烃浓度。
[0087] 如表1所示多环芳烃降解情况可知,菌株BW02对于芘表现出高效的降解性能。
[0088] 表1多环芳烃降解情况
[0089]
[0090] 序列表
[0091] SEQ ID No.1(菌株BW02(Rhodococcus qingshengii)的16S rRNA序列):
[0092] ACGAGCGGCGAACGGGTGACTAACACGTGGGTGATCTGCCCTCCACTTCGGGATAAGCCTGGCAAACTGGGTCTAATACCGCATATGACCTCCTATCGCATGGTGCGTGGTGGAAAGATTTATCGCTGCAGGATGGGCCCGCGGCCTATCAGCTTGTTGGTGGCGTAATGGCCTACCAAGGCGACGACGGGTAGCCGACCTGAGAGGGTGACCGGCCACACTGGGACTGACACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTGCACAATGGGCGAAAGCCTGATGCAGCGACGCCGCGTGAGCGATGACGGCCTTCGGGTTCTAAACCTCTTTCAGCAGGGACGAAGCGCAAGTGACGGTACCTGCAGAAGAAGCACCGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGCTAATACGTAGGGTGCAAGCGTTGTCCGGAATTACTGGGCGTAAAGAGTTCGTAGGCGGTTTGTCGCGTCGTTTGTGAAAACCAGCAGCTCAACTGCTCGCTTGCAGGCGATACGGGCAGACTTGAGTACTGCACGGGAGACTGGAATTCCTGGTCTAGCGGTGAAATGCGCAGATATCAGGAGGAACACCGGTGGCGAAGGCGGGTCTCTGGGCAGTAACTGACGCTGAGGAACGAAAGCGTGGGTAGCGAACAGGATTAGATACCCTGCTAGTCCACGCCGTAAACGGTGGGCCCTAGGTGTGGGTTCCTTCCACGGAATCCGTGCCGTACCTAACGCATTAAGCGCCCCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGCTAAAACTCAAAGGAATTGACGGCGGCGCGCACAAGCGGCGGAGCATGTGGATTAATTCGATGCAACGCGAAGAACCTTACCTGGGTTTGACATATACCGGATAGCTGCAGAGATGTGGCCCGCCTTGTGGTCGGTATACAGGTGGTGCATGGCTGACGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCGGCAACGAGCGCAACGCCTATCTTATGTTGCCAGCACGTTATGGTGGGGACTCGTAAGAGACTGCCGGGGTCAACTCAGAGGAAGGTGGGGACGACGTCAACTCATCATGCCCCTTATGTCCAGGGCTTCACACATGCTACAATGGCCAGTACAGAGGGCTGCGAGACCGTGAGGTGGAGCGAATCCCTTAAAGCTGGTCTCAGTTCGGATCGGGGTCTGCAACTCGACCCCGTGAAGTCGGAGTCGCTAGTAATCGCAGATCAGCAACGCTGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACGTCATGAAAGTCGGTAACACCC