随着经济的快速发展,芳香族化合物污水排放已严重影响了人类的健康生活,其中邻苯二酚、苯甲酸为苯类化合物代谢过程中的两种中间代谢产物,而壬基酚(NP)作为一种致突变性的环境内分泌干扰物,更容易在海洋生物食物链富集而威胁海洋生物的健康。因此,环境中这三种污染物的生物去除已刻不容缓。但有关苯类污染物对菌株代谢组学的研究很少,因此本文研究的NP对菌株的代谢响应对环境修复具有很大的价值。本试验利用课题组前期分离纯化出来的高效石油烃降解菌Acnetobacter sp.Tust-DM21,研究了菌株对邻苯二酚、苯甲酸钠、NP的降解特性和以NP为碳源时菌株的代谢变化。本试验先研究了高效降解石油中芳香烃组分的菌株Tust-DM21对邻苯二酚、苯甲酸钠的降解特性,结果表明,菌株可以耐受700 mg/L邻苯二酚,其降解邻苯二酚的最佳条件为:接种量5%、pH 6.0、温度35℃,在24 h内对600 mg/L邻苯二酚降解率达92%以上。菌株可以耐受4 500 mg/L苯甲酸钠,其降解苯甲酸钠的最佳条件为:接种量3%、pH 8.0、温度35℃,在24 h内对1 500 mg/L苯甲酸钠的降解率达95%以上。此外对菌株中邻苯二酚1,2-双加氧酶(C12O)的粗酶特性研究表明,菌株是通过C12O酶催化苯环邻位开环来实现邻苯二酚降解的,C12O的最适pH值为8.0,最适温度为35℃,其动力学参数Km=25.68μmol/L,Vmax=0.13 mol/(L·min)。此外还测定了菌株中苯甲酸1,2-双加氧酶的酶活,结果表明该酶的酶活为3.53 U。菌株对NP的降解特性表明,菌株能够耐受150 mg/L NP,其降解NP的最佳条件为:pH 8.0、温度35℃、葡萄糖浓度为70 mg/L,其降解率最高可以达到73.9%。然后利用正交试验分析表明,NP浓度对菌株降解NP的影响最大,然后依次是温度、葡萄糖浓度和pH,其中在NP浓度为90 mg/L、pH 8.0、温度35 ℃、葡萄糖浓度为30 mg/L的条件下菌株对NP的降解率可达81.2%,优化后的体系对NP的降解率提高了 7.3%。利用代谢组学技术,研究了菌株对NP的代谢机制。结果表明,共筛选出178个差异代谢物,其中显著上调的差异代谢物和下调的差异代谢物分别有24、154个,发现大多数的差异代谢物属于芳香族化合物和脂类化合物,其余的为有机氧化合物、有机氮化合物和酮类化合物等。然后对这些差异代谢物进行KEGG代谢路径分析,发现大多数差异代谢物参与的代谢通路主要为脂肪酸的生物合成、氨基酸的代谢、芳香族化合物的降解以及次级代谢物的生物合成等。最后从代谢组学数据中筛选出9种与NP降解途径有关的代谢物,在此基础上确定菌株降解NP的途径是从NP烷基链末端开始的,烷基链末端碳原子先发生羟化反应,然后逐步氧化为羧基,最后发生脱羧反应,依次循环。本文研究表明,本菌株对邻苯二酚、苯甲酸钠、NP具有很好的去除效果,对这些污染物的去除具有很好的应用前景,而代谢组学技术的应用,为NP对菌株代谢调控的研究提供了理论依据。