石油污染海域生态恢复过程中石油烃的降解与微生物群落结构变化的响应规律

The oil spill can seriously affect and damage the marine ecosystem.At present, It is well known that the ecological restoration of oil-polluted sea area largely depends on marine inhabitant microbe, and that the ecological restoration is a long and difficult process.The seawater and marine sediment polluted by oil spill in "7.16" Dalian Xingang accident in 2010 are taken as research object.Through analyzing the data of different sites from 2010 to 2015, designing and making use of the specific primers of 16S rRNA, ITS, alkB and C230 genes, with consideration of environmental factors, the dynamic gene map of the microbe communities composition in the time and space during the degradation of petroleum hydrocarbon in the oil-polluted sea area of Dalian Xingang will be developed by polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLPs) methods.Meanwhile, the succession rule of microorganism species composition will be described during the ecosystem restoration of the oil-polluted sea area in Dalian Xingang.And the strains of marine inhabitant microbe which are able to degrade different petroleum hydrocarbon will be screened, and culturing conditions and degradation mechanism of the fine strains will be studied.The investigation results are expected to play a significant role in stepping up the marine ecosystem restoration of oil pollution using microorganism, and efficiently monitoring the occurrence of oil pollution and the elimination of oil contamination.

石油泄漏严重影响和破坏海洋生态系统。目前，已知石油污染海洋的生态修复主要依赖于海洋习居微生物的作用，且这种生态修复和重建又是一个漫长而艰难的过程。本项目以2010年大连新港"7.16" 事故污染海域的海水和海洋沉积物作为研究对象，通过不同站位、连续时间内（5年）的数据分析，利用特异性引物（16S rRNA、ITS序列通用引物，alkB基因和C23O基因的简并引物），采用PCR-DGGE技术和T-RFLP技术，结合环境因素分析，获得大连新港石油污染海域微生物群落随石油烃降解的时间和空间动态基因图谱。揭示大连新港石油污染海域生态系统恢复过程中微生物群落结构的演替规律。同时富集筛选获得具有降解不同石油烃功能的海洋习居微生物,并对优异石油降解微生物的培养条件及其降解机制进行研究。本项目的研究结果对探讨利用微生物加速石油污染海域生态修复、有效监控污染的发生及污染物的消除过程及效果具有重要的科学意义。

近年来海洋石油污染日趋严重，由于北方海域海洋环境的特殊性，污染石油的降解只能依赖于海洋土著微生物，评价海洋生态修复过程中微生物群落演替规律具有重要科学意义。项目组在大连新港“7.16”原油泄漏后，连续五年对石油污染海域50个站位进行了详实的理化性质以及原油污染及分布状况等因素的分析,评价了大连新港海域污染现状。结果显示，该海域元素Cd、Cr、Zn污染严重。石油污染呈现逐年加重趋势，并向离岸距离远的位置扩散。其污染石油来源于海洋石油。. 该海域微生物群落的变化规律结果显示，五年间该海域海底沉积物中微生物群体数量变化幅度不大，其中优势菌群为Proteobacteria、Acidobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria和Planctomycetes。与石油降解有关的alkB基因总量年度间有所上升，微生物多样性指数也呈上升趋势，离岸较近站位的多样性指数低于离岸较远的。 以原油为唯一碳源连续富集后，原始样品中微生物多样性远远高于富集样品，原始样品中微生物涉及10个门，而富集样品只涉及3个门。以原油、直链烷烃、环己烷和多环芳烃为唯一碳源进行富集，结果表明不同碳源及富集条件下的样品中微生物多样性存在明显差异，优势菌群明显不同，其结果为开展定向筛选特定的微生物种群提供依据。. 项目构建了北方海域石油降解微生物资源库，共分离获得452株石油降解微生物，归属于38个属92个种，完成了收集菌株的分类、石油降解性能、电镜图谱等特征分析。资源库中石油降解率超过30%的石油降解菌株达50余株，多环芳烃降解菌株25株，并利用获得的优异石油降解菌构建了6种石油降解菌剂。. 项目设计并评价了6个组合菌株体系对石油烷烃中各组分的降解差异，其中组合G2和G5主要降解中低碳链烷烃组分，组合G4主要降解中高碳链烷烃组分。组合G6的石油降解率高达88.9%，降解效率最高,较单菌株降解率高出10%-40%。同时通过对多环芳烃降解途径中中间代谢产物结构分析，补充和完善了芘、菲和蒽的微生物降解途径。初步分析促使石油凝聚的菌株产生的荚膜多糖是原油发生凝聚的主要原因，荚膜多糖的单糖成分为甘露醇和木糖。. 项目发表中文论文3篇，英文论文3篇，投稿英文论文4篇，正在撰写海洋石油降解微生物专著1部；获批发明专利2项，另申报国家发明专利7项；指导博士生1名，硕士生8