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常压室温等离子体诱变技术在环境微生物菌株选育中的应用

作者:admin 发布时间:2020/07/13 浏览量:86

随着人类生产、生活领域及其规模的不断扩大,特别是包括煤炭和石油等矿物能源及生物外源性有毒、有害物质,生物难降解化学品的广泛和利用,排放的污染物数量突破了环境所固有的自净负荷,给自然环境造成了越来越严重的污染。环境污染的恶化不仅给经济的可持续发展带来滞后性,而且直接影响到人类的健康、稳定的生活。微生物作为生物界的主要降解类群,在水体污染、固体废弃物污染、重金属污染、化合物污染、石油及大气污染等治理过程中,均取得显著效果且不易造成二次污染,应用范围广泛,所以备受人们关注。近年来,国内外研究人员通过从自然界中筛选、优化培养基以及诱变等方式来获得对不良环境具有高耐受性和高分解污染物能力的菌株,取得了良好的成效。


Liu等,采用常压室温等离子体(ARTP)诱变获得了一株耐NaCl的阴沟肠杆菌(MU-1)。在以原油为唯一碳源时,在7.5% NaCl存在和不存在条件下,该菌株在泥浆培养中表现出有规律的生长行为,细胞密度分别为5.72×1086.44×108(CFU/mL)。且在7.5%NaCl存在下,突变体MU-1对总石油烃(TPH)的降解率为7.94%,而野生型为3.17%[1] 


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3 阴沟肠杆菌野生型和突变型的生长情况。(a)泥浆培养基中无NaCl。(b)泥浆培养基中含7.5%NaCl


陈五岭等,采用紫外线与ARTP复合诱变技术对从油田采出水中分离的对石油烃类物质(TPHs)具有降解作用的菌株进行诱变,经高通量筛选后共获得了3株能够高效降解TPHs的突变株,其中一株最高降解率高达85.1%,与野生型菌株相比提高了48%,可显著降低环境中TPHs含量,有效修复原油污染环境[2]


周文臣等,采用常压室温等离子体(ARTP)的方法对生防哈茨木霉菌进行诱变,以杀菌剂代森锰锌、杀虫剂呋虫胺和除草剂乙氧氟草醚为筛子,选育出对复合农药具有良好抗性的两株三抗菌株。毒力测试表明,抗性菌株Th-3-36和Th-4-B对代森锰锌、呋虫胺和乙氧氟草醚的EC50分别达到5089.2μg a.i.·mL-15498.2μg a.i.·mL-1758.5μg a.i.·mL-1785.9μg a.i.·mL-1198.2μg a.i.·mL-1和μg a.i.·mL-1,均高于各农药的市售平均推荐使用浓度,且具有良好的遗传稳定性,生长繁殖能力和酶学性质也均优于亲本菌株[3]


孔芳等,根据微生物法降解甲醛(FD)的原理,以活性污泥中筛选的恶臭假单胞菌W1为出发菌株,以甲醛作为碳源与能源,采用常压室温等离子体射流诱变系统(ARTP)进行诱变,结合高浓度甲醛梯度平板快速筛选,获得高活性耐受甲醛突变株WMZ120-5,相对于原始菌株,突变株至少能耐受10 g/L 的甲醛,最高浓度达到20 g/L,甲醛耐受浓度提高近10 倍,且遗传性状稳定[4]

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2 菌株WMZ120-5的甲醛降解率变化曲线


曹军瑞等,以产微生物絮凝剂的芽孢杆菌DHS-63为出发菌株,采用常压室温等离子体(ARTP)诱变系统进行诱变,经筛选及稳定性分析得到一株遗传稳定的突变株A265,摇瓶发酵絮凝剂产量达到1.08g·L-1,比出发菌株提高12.9%。对该菌株进行发酵罐放大试验,10L发酵罐絮凝剂产量为1.64·L-1,发酵时间48h,比出发菌株缩短了10h;70L发酵罐絮凝剂产量为1.55g·L-1,发酵时间44h,比10L发酵罐发酵时间缩短了4h[5]


李素艳等,从从绿化废弃物堆肥中筛选得到枯草芽孢杆菌BL03,它具有较好的纤维素分解能力,能提高绿化废弃物堆肥中纤维素降解和腐殖质合成的速度。为进一步提高BL03的纤维素酶生产能力,利用常压室温等离子体(ARTP)对BL03菌株进行诱变,通过筛选等到2株正突变株BLA1973和BLA3890,酶活力分别提高了69%和72%,且遗传稳定性良好。这两株突变株在绿化废弃物堆肥或其它纤维素降解行业中具有进一步研究和应用价值[6]


2 野生型和突变株连续10代培养时的纤维素酶活力(U/mL,n=3,平均值±标准差)

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参考文献:

[1]Xiufu Hua,Jun Wang,Zuojun Wu,Hongxing Zhang,Heping Li,Xinghui Xing,Zheng Liu. A salt tolerant Enterobacter cloacae mutant for bioaugmentation of petroleum- and salt-contaminated soil[J]. Biochemical Engineering Journal,2009,49(2).

[2]杜茂林,付瑞敏,谷亚楠,薛婷婷,吕睿,陈五岭.油田采出水石油烃降解菌分离、鉴定及高通量选育复合诱变菌株[J].微生物学通报,2015,42(06):1001-1009.

[3]周文臣,詹晓北,朱莉,郑志永,吴剑荣.农药多抗性哈茨木霉的常压室温等离子体诱变[J].生物技术通报,2015,31(05):214-223.

[4]孔芳,高勇,蔡为荣,赵祥,王幼平.常压室温等离子体快速诱变筛选高活性耐受甲醛突变株[J].环境科学与技术,2017,40(11):95-102.

[5]司晓光,张晓青,杜瑾,张爱君,曹军瑞.微生物絮凝剂产生菌的选育及发酵罐放大试验研究[J].化学与生物工程,2020,37(01):34-37.

[6]邹荣松,李素艳,孟童瑶,付冰妍,揭阳,宗钰容,余克非,孙向阳.一株分离自绿化废弃物堆肥枯草芽孢杆菌的常压室温等离子诱变及其发酵条件[J].微生物学通报,2019,46(11):2919-2926.