菌株Serratia sp. LJ对壬基酚的降解及其关键酶诱导调控

由于NP的生物毒性、雌激素活性及其生物富集作用均高于NPEOs、短链NPEOs及其羧酸化产物，因此APEOs的生物降解过程，实质上成为了生物毒性、雌激素活性等的"释放"和"放大"的过程。本研究在认识菌株Serratia sp. LJ对NP的降解特性及环境因素、培养条件等对NP降解影响的基础上，以NP作为底物，通过对其电子传递物、辅酶等呼吸链组分的添加和调控，对菌株Serratia sp. LJ关键酶进行诱导，进一步提高儿茶酚1,2-双加氧酶 (C12O)和儿茶酚2,3-双加氧酶(C23O)的活性，使其具有更加强大的开环能力和NP转化功能。选择C12O 基因和C23O基因进行克隆和序列分析，从基因水平上深入认识菌株Serratia sp. LJ的降解机制，寻求在NPEOs的生物降解过程中避免生物毒性和雌激素活性物积累的分子生物学机制，实现将生物毒性和雌激素活性"最小化"的降解目标。

基于本课题组在前期研究工作中已分离获得的菌株 Serratia sp. LJ所表现出的高效降解壬基酚的性能，对其降解壬基酚的降解途径进行了初步探索，推测菌株Serratia sp. LJ对NP的降解作用首先是从NP的烷基链开始的。同时研究了不同吸附材料对壬基酚的吸附情况，在相同吸附时间、pH值和温度条件下，活性污泥生物碳对水溶液中壬基酚的吸附效果都优于活性炭。通过控制不同碳源、氮源、温度、pH值等外界条件对Serratia sp. LJ菌珠壬基酚降解酶提取条件进行优化，得到最大产酶量的条件后，从酶学上进一步研究了外部条件对酶活力的影响。另外，我们深入探讨了不同浓度壬基酚对SBR工艺处理氨氮废水的影响情况，利用分子生物学手段PCR－DGGE及454焦磷酸序技术研究系统在硝化时期和反硝化时期，微生物优势菌群及生物多样性变化。我们发现壬基酚对Thauera sp.属的功能菌群影响很大，硝化菌属Nitrobacter sp.及反硝化菌属 Paracoccus denitrificans和Nitrosomonas sp.丰度也不断降低，进而导致当NP浓度增高时，系统中TOC和NH4－—N的去除效果也逐渐变差且产生了大量NO2－—N的积累，壬基酚对反硝化过程的抑制作用比硝化过程更为明显。随着壬基酚浓度的增加，Pseudoxanthomonas sp.菌属丰度有所增加，该属与复杂有机物的去除有重大关系。综上所述，本课题从微生物生态学角度阐释了壬基酚对传统脱氮工艺的影响，为开发新型高效生物脱氮工艺建立了研究基础，具有重要的指导和实践意义。