一株海洋不动杆菌（Acinetobacter sp.  HC8-3S）的石油烃降解机制及其蛋白组学研究

	一株海洋不动杆菌（Acinetobacter sp. HC8-3S）的石油烃降解机制及其蛋白组学研究
	刘玉华
学位类型	博士
导师	胡晓珂
	2015-11
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
关键词	不动杆菌石油降解基因组差异蛋白中试发酵
摘要	石油是现代社会至关重要的能源，也是一种战略资源，应用到社会生产的各个方面。石油及其制品在为现代生活带来便利的同时，开采、冶炼、运输和使用过程中的泄露也带来了严重的环境污染，对生态系统平衡和人类健康带来威胁。生物修复是目前石油污染消除的主要手段之一。本实验利用富集培养技术，从蓬莱19-3油田附近海底沉积物中筛选到降解石油的高效功能菌种。其中一株细菌通过形态分析和16S rRNA基因同源性及系统发育分析，判断为变形杆菌门不动杆菌属，命名为Acinetobacter sp. HC8-3S，该菌株可以一定程度耐受NaCl浓度和pH的改变。通过气相色谱（Gas Chromatography，GC）分析，发现HC8-3S菌株具有较好的降解石油的效果，一周后饱和烃基本被降解。因此，进一步探索不同条件（NaCl浓度、pH）对HC8-3S菌株降解效果的影响。HC8-3S菌株发挥最佳降解效果的pH为7.6。HC8-3S耐盐，NaCl浓度变化对其石油降解效果影响不明显。对HC8-3S菌株的固定化研究比较不同条件下固定化细菌和游离细菌的降解效率。以棉花纤维作原油吸附剂以及固定化载体，将HC8-3S菌株固定在棉花纤维上。HC8-3S可以紧密结合在棉花纤维上，可能通过分泌细胞外分散剂增强细菌与棉花纤维的结合。在pH5.6~8.6范围内，游离和固定化细菌对石油饱和烃组分表现出相对较高的生物降解率(> 60%)。NaCl浓度在30~70 g/L，游离和固定化细菌的降解行为没有显著差异。在pH7.6和30 g/L的NaCl浓度下，固定化细菌对原油表现出更强的生物降解能力，固定化细菌比游离细菌的饱和烃降解效率增加约30%。细菌差异蛋白质组学是对细菌的蛋白质进行鉴定，通过获得细菌在蛋白质组上的变化，研究蛋白质之间的相互作用，绘制某个状态的细菌蛋白质作用的网络图谱。随着生物信息学的发展，差异蛋白质组学研究将得到进一步的发展，在探索细菌生命活动中体现出更加广阔的应用前景。近些年来，蛋白组学研究的兴起，可以使我们更直接地了解环境微生物对石油污染胁迫的响应。利用蛋白组学技术研究HC8-3S对石油胁迫的响应，本论文发现石油诱导前后的蛋白表达差异明显，共发现了87个差异表达蛋白。其中在石油诱导下，72个蛋白表达上调，15个蛋白表达下调。而且，在石油诱导下，Acinetobacter sp. HC8-3S的脂肪酸降解、香叶醇降解、已内酰胺降解、柠檬烯和蒎烯降解和苯酸盐代谢等与石油降解有关的代谢途径有明显改变。不动杆菌Acinetobacter sp. HC8-3S的基因组已经完全测序，拼接成6条序列，整个基因组由3510022 bp组成，平均GC含量是38.95%，包含4051个基因，编码基因的序列占全部序列的85.55%。降解烷烃的基因分散在HC8-3S基因组中。HC8-3S菌株编码2个烷烃单加氧酶同源副本，1个血红素氧还蛋白/血红素氧还蛋白还原酶副本，4个乙醛脱氢酶副本，3个乙醇脱氢酶副本和2个酰基辅酶A合成酶；调控烷烃降解系统表达的蛋白是一个AraC-XylS类型的转录调控因子。本论文评估了工业化生产该菌株的发酵、储存和生物降解过程。为适应工业规模发酵，进行发酵参数优化，使用低NaCl浓度和更少的无机盐培养基培养HC8-3S菌株，随后在4 °C和室温条件下分别评估发酵液的保质期。在4 °C发酵液的保质期是120 d，平均剩余浓度为6.5×10⁷ CFU/mL，半衰期为33.8 d。在室温条件下发酵液的保质期是60 d，平均剩余浓度5.3×10⁷ CFU/mL，半衰期为8.8 d。发酵液的饱和烃降解效率GC分析表明，经过5天饱和烃组分被降解了94%。这些结果表明，我们可以对HC8-3S菌株大规模扩培，使其成为潜在的生物修复工业菌株，为修复石油污染环境提供应用基础。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/13822
专题	中国科学院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文
作者单位	1.中国科学院烟台海岸带研究所 2.中国科学院大学
推荐引用方式 GB/T 7714	刘玉华. 一株海洋不动杆菌（Acinetobacter sp. HC8-3S）的石油烃降解机制及其蛋白组学研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.

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一株海洋不动杆菌（Acinetobact（11237KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文