高效降解菌DNb-S1代謝鄰苯二甲酸二丁酯機(jī)制研究.pdf

1、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)是一類具有“三致”毒性的難降解的有機(jī)芳香污染物。DBP作為塑化劑常被用于各種工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中。目前已經(jīng)有證據(jù)表明，DBP能夠?qū)θ梭w，動物，植物，微生物產(chǎn)生毒害作用，而殘存于環(huán)境中的DBP也可以通過食物網(wǎng)富集，最終影響人類的健康。因此，對于DBP的環(huán)境修復(fù)的研究刻不容緩。DBP的自然條件下的光解與水解發(fā)生都比較緩慢，目前DBP的降解主要靠環(huán)境中的微生物完成。但大多數(shù)功能微生物在降解DBP的過程中有可能會產(chǎn)生有毒的

2、中間產(chǎn)物，或者一些微生物并不能完全降解DBP，它們在將DBP降解為鄰苯二甲酸之后停止，而鄰苯二甲酸也是一種環(huán)境污染物。所以，對具有降解能力的菌株，研究它的代謝產(chǎn)物和降解DBP的代謝過程是極具環(huán)境修復(fù)價值。本文以一株具有高效降解DBP能力的假單胞菌屬細(xì)菌DNB-S1為研究對象，分別研究該功能菌在兩種不同的碳源DBP(500mg/L)和葡萄糖(6g/L)存在的無機(jī)鹽液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)時代謝產(chǎn)物的變化。在24h時采集代謝物，并用LC-MS/

3、MS技術(shù)對其代謝物進(jìn)行分析，比較不同碳源存在條件下功能菌株代謝DBP途徑的差異，采用代謝組學(xué)分析試驗得到DBP降解等信息，進(jìn)一步對DNB-S1菌株代謝DBP的代謝機(jī)制進(jìn)行研究，并探究DBP降解菌對不同濃度中間代謝產(chǎn)物的應(yīng)答。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴經(jīng)過HPLC-MS/MS檢測，質(zhì)譜下機(jī)數(shù)據(jù)中共鑒定到離子12689個。經(jīng)過T檢驗分析，差異倍數(shù)分析，共篩選出1329個差異離子，這些差異離子即表現(xiàn)出差異的代謝產(chǎn)物。其中上調(diào)差異代謝物

4、970個，下調(diào)差異代謝物359個。對這些代謝物的類別進(jìn)行歸類分析發(fā)現(xiàn)它們大多為芳香化合物和脂類化合物。具體類別有苯環(huán)型化合物，脂質(zhì)及類脂質(zhì)分子，含有雜環(huán)的有機(jī)氧化合物，有機(jī)氧化合物，以及苯丙素類和聚酮化合物等。⑵在這些差異代謝物中，有毒的中間代謝產(chǎn)物僅有3個，其中包括鄰苯二甲酸，可以確定為菌株降解DBP時所產(chǎn)生。通過KEGG代謝路徑對比，這些差異代謝物主要參與的代謝通路集中在微生物在不同環(huán)境中的代謝通路和次生代謝產(chǎn)物生物合成通路等。具體

5、的，在這些差異代謝產(chǎn)物中，參與氨基糖與核苷酸糖代謝的12個，淀粉蔗糖代謝的10個，糖酵解途徑4個，碳代謝途徑6個，且這些差異代謝物大多屬于內(nèi)源性化合物。⑶通過KEGG數(shù)據(jù)庫比對，找到了關(guān)于DBP降解途徑的重要中間產(chǎn)物:鄰苯二甲酸，水楊酸，4-羥基苯甲酸，粘糠酸等。可以確定DNB-S1菌株不僅具有高效降解DBP的能力，也具有完全礦化DBP，將DBP降解為CO2和H2O的能力。而DNB-S1菌株對于DBP的開環(huán)裂解途徑應(yīng)為原兒茶酸途徑和龍膽

6、酸途徑。⑷用2mM的龍膽酸，鄰苯二甲酸，原幾茶酸及正丁醇分別作為唯一碳源培養(yǎng)DNB-S1菌株，發(fā)現(xiàn)菌株DNB-S1并不能直接利用龍膽酸，鄰苯二甲酸，原兒茶酸，正丁醇作為唯一碳源生長。分別用不同濃度的龍膽酸，原兒茶酸及正丁醇培養(yǎng)菌株，探究這三種不同濃度的中間產(chǎn)物對于菌株DNB-S1生長能力以及DBP降解率的影響發(fā)現(xiàn):濃度為1、3 mM的龍膽酸會促進(jìn)DNB-S1菌株生長，而用濃度為5mM的龍膽酸培養(yǎng)菌株，菌株在搖瓶試驗的第48 h開始生長。