一株鞘脂菌多环芳烃降解代谢网络的转录组学研究

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous and persistent pollutants in the environments. Microorganisms play important roles in the remediation of PAHs pollutions. Previously Sphingobium FB3, a strain isolated from the enrichment of a polluted soil with fluoranthene was found to be capable of degrading pyrene , anthracene, phenanthrene as well as fluoranthene. Due to its ability in degrading heavy molecular weight PAHs and its potential to be an agent for remediating PAHs pollutions , we propose a research project on exploring the PAH metabolic network of Sphingobium FB3 via transcriptomic analyses. The genome-wide transcriptional responses of FB3 to pyrene, phenanthrene and D-glucose will be examined. Genes with elevated levels of transcription in the treatment of pyrene and phenanthrene would allow us to analyze the PAHs metabolic network of Sphingobium FB3. Key genes involved in the network will further checked by quantitative reverse transcription PCR designed specific for this projects . This study will shed lights on the PAHs metabolic network of PAHs degraders belonging to Sphingobium.

多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs）是自然界中广泛存在的难降解污染物。微生物在清除PAHs的污染方面起着关键作用。本实验室从污染土壤的荧富集体系中分离得到一株能降解芘，蒽、荧、菲 的鞘脂菌FB3。鉴于FB3对高分子量PAHs的降解能力和其在生物修复方面的潜力，本项目拟利用转录组学方法研究FB3的PAHs降解代谢网络。从基因组层面上全面检测FB3对以芘，菲和D-葡萄糖的反应，进而鉴定出PAH处理组转录量提高的基因。通过对上述大量数据的分析揭示FB3在芘，菲降解过程中的代谢网络和关键基因。设计定量PCR检测体系，分析关键基因在PAH降解过程中的转录量，验证转录组分析结果。相关研究能够深化对鞘脂菌属PAH降解菌代谢网络的理解。

多环芳烃 (Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一类在环境中广泛分布的持久性有机污染物，具有“三致”效应，即致癌、致畸、致突变作用，并且还可以通过食物链进行传递，对人类健康和生态环境造成极大危害。微生物在清除多环芳烃的污染方面起着越来越重要的作用。本研究基于前期从分离的一株能够降解荧蒽、蒽、菲、芘的鞘脂菌FB3。通过比较基因组研究分析解析了该菌株降解多环芳烃的关键代谢路径和关键基因簇及其在环境中扩散的潜在机理；进一步优化RNA提取技术消除基因组DNA的污染，建立１９套定量PCR分析体系，研究不同代谢路径中功能基因在FB3降解 荧蒽和菲过程中的动态转录特征，揭示了不同功能的代谢路径对多环芳烃降解的潜在影响；通过前沿的高通量RNA-Seq 分析技术进一步分析了FB3降解菲过程中的的转录特征，首次在全基因组层面解析了该属降解菌降解多环芳烃过程中关键代谢路径特征和变化动态，揭示了核糖体合成，多环芳烃降解、碳水化合物代谢、氨基酸合成是降解多环芳烃过程中的主要的细胞过程，而细胞的生殖和蛋白多糖等过程的活动水平较低。上述研究深化了对微生物降解多环芳烃的细胞学水平机制的理解，为提高降解菌丰度促进多环芳烃污染修复提供理论依据。