基于芽孢杆菌染色体编辑的烷烃降解研究

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石油烃是世界重要的能源物质之一,是各种工业的原料。随着经济的不断发展,人们对石油精制品的需求不断增加,导致石油对环境的污染越来越严重,由于其化学结构稳定,通常很难被降解。石油的泄漏不仅会对环境造成污染,也会对地球上的生命构成威胁。传统的物理化学修复技术包括机械掩埋和洗涤等,但是这些技术不仅价格昂贵且不能完全去除污染物。相比之下生物修复技术具有便捷、经济、环保等特点。影响石油生物降解的因素很多,其中关键的因素是微生物对石油的代谢能力。因此,筛选和改造具有高效烷烃降解活性的菌种是石油生物修复的基本前提。本研究从石油污染土壤中筛选获得一株具有较高烷烃降解效率的菌株,通过鉴定初步认定其为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),并将其命名为Bacillus velezensis Fast30,该菌株在9天内对0.1%的原油降解率可达40.25%。为了进一步提高该菌株的性能,本研究将鼠李糖脂编码基因rhl AB和绿色荧光蛋白基因sf GFP导入原始菌株Bacillus velezensis Fast30构建基因工程菌株Bacillus velezensis Fast30-YQ。工程菌株在适宜发酵条件下的鼠李糖脂产量可达683±30 mg/L,乳化能力是原始菌株的2.07倍。且在降解时间达到第9天时,工程菌中的绿色荧光蛋白仍能稳定表达,在生物降解过程中对检测菌株的数量、分布以及存活情况起到重要作用。在此基础上探究了降解条件对降解率的影响,确立了最佳降解条件:p H 7.0、接种量8%、摇床转速200 rpm、初始原油浓度0.4%、温度37℃、降解时间9天,在此条件下工程菌株对0.4%原油的降解率最高可达55.21%。综上,本研究成功获得了一株高效的烷烃降解菌,且通过将鼠李糖脂和绿色荧光蛋白表达载体导入原始菌株构建工程菌株,使其对原油的降解效率比原始菌株提高了32.05%,对微生物修复石油污染物及利用微生物提高石油开采效率具有重要意义。另外,本研究初步探究了降解条件对菌株降解率的影响,为以后的实际应用提供了理论基础。
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