鼠李糖脂对铜绿假单胞菌ATCC 9027表面疏水性及其降解不同形式正十六烷的影响

【摘要】生物降解技术是被石油烃类有机物污染的水体、土壤等环境修复常用的手段，而生物表面活性剂因能够有效的提高石油烃生物降解效率被广泛的应用于该领域。最新的研究成果表明，生物表面活性剂可以通过改变菌体细胞表面性质或改善憎水性烷烃的表观溶解度这两个机理来改善微生物菌体与疏水性有机化合物的接触面积，从而促进这些污染物的生物降解。但关于生物表面活性剂对菌体细胞表面性质及疏水性烷烃之间的相互作用并不十分清楚。本论文通过系列实验，深入的探究了鼠李糖脂生物表面活性剂改变铜绿假单胞菌ATCC9027这株烷烃降解菌细胞表面疏水性的作用机理，同时还考察了鼠李糖脂作用下不同增溶态正十六烷的生物降解率，为鼠李糖脂增溶作用可以有效改善疏水性有机污染物的生物降解这一理论提供依据。促进石油烃类有机物生物降解的机理之一是鼠李糖脂生物表面活性剂影响菌体细胞表面疏水性发生改变。据猜测，鼠李糖脂改变革兰氏阴性菌细胞表面疏水性的可能原因有：鼠李糖脂诱导作用下菌体细胞外膜脂多糖被释放，及鼠李糖脂分子在细胞壁上的吸附/定向排列。为了能明确鼠李糖脂改变菌体细胞表面疏水性的主导作用机制，我们考察了以正十六烷为碳源生长铜绿假单胞菌ATCC9027经鼠李糖脂处理后，细胞外膜脂多糖含量变化及吸附的鼠李糖脂含量与细胞表面疏水性之间的关联。结果表明，铜绿假单胞菌ATCC9027，以正十六烷为碳源生长时初始的细胞表面疏水性和细胞外膜脂多糖含量都很高，且其初始细胞表面疏水性取决于细胞的生长期。经过不同浓度鼠李糖脂溶液的短期处理后发现，无论是对数期亦或稳定期，菌体细胞外膜脂多糖含量与细胞表面疏水性无直接关联，但随着细胞壁上吸附的鼠李糖脂含量增加，菌体细胞表面疏水性呈现出逐渐降低的趋势。该结果表明，在鼠李糖脂改变铜绿假单胞菌ATCC9027菌体细胞表面疏水性机制中，鼠李糖脂在细胞壁的吸附作用明显优于其诱导细胞外膜脂多糖含量变化的作用，即在改变该菌体细胞表面疏水性的机理方面，鼠李糖脂的吸附作用起到了主导性的作用。接下来考察了生物表面活性剂的增溶作用对石油烃类化合物生物降解效果的改善。在该研究中，我们采用不同浓度鼠李糖脂作用下形成的完全增溶态和包含单独相的正十六烷培养基。结果显示，相同鼠李糖脂浓度作用下，菌体对完全增溶态的正十六烷生物降解效果明显优于有正十六烷单独相存在时；而当鼠李糖脂浓度为5CMC时，无论是完全增溶态还是有单独相正十六烷存在，正十六烷的降解都快于低浓度（0.5CMC）鼠李糖脂作用。该结果表明高浓度的鼠李糖脂对正十六烷的增溶作用更为明显，可以显著的增大正十六烷在水相溶液中的表观溶解度，从而为微生物对烷烃的摄取提供极为便利的条件。该研究深入的揭示了鼠李糖脂改变石油烃类降解菌细胞表面疏水性的作用机制及其对烷烃类生物降解作用的影响，这一研究是对鼠李糖脂广泛应用于石油烃类有机污染物的生物降解领域的有益探索，对于目前被污染的土壤、水体等环境的原位修复具有十分重要的实用价值。
【作者】刘洋；
【导师】曾光明；钟华；
【作者基本信息】湖南大学，环境科学与工程，2014，硕士
【关键词】细胞表面疏水性；脂多糖；吸附；生物降解；鼠李糖脂；铜绿假单胞菌；

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