深海环境中乙醛降解菌及醛脱氢酶基因的多样性研究

【摘要】乙醛作为醛类污染物广泛存在于生产生活中,影响着人类健康；机体乙醛过度积累,尤其是长期酗酒造成的乙醛堆积,会对机体造成严重损伤。深海蕴涵着丰富的微生物资源,多数具有独特的遗传、生理生化及生态功能；开发深海来源的乙醛降解菌及醛脱氢酶用于乙醛废水废气治理、解酒及酒精性疾病的预防与治疗是当前的新思路。南海深海水体在实验室和原位两种条件下进行乙醛降解菌的富集,利用分子生态学方法研究了两种富集方式下南海深海水体中未培养乙醛降解菌的菌群组成情况。实验结果显示两种富集方式下南海深海水体中未培养乙醛降解菌群组成情况基本一致：都由Proteobacteria,Actinobacteria,Firmicutes,Cyanobacteria和一个未分类细菌类群共五大类群组成,且相同类群在两种富集样品中所占比例几乎一致；Proteobacteria都包括α、γ、δ、ε、四个纲,γ-Proteobacteria在两种富集样品中均占到80%左右,处于绝对优势地位；两种富集方式下γ-Proteobacteria的菌属组成及各属所占比例几乎一致,其中Vibrio在两文库中克降比例均达55%左右,是最优势属,其次是Halomonas和Marinobacter(两者在两种富集方式下所占比例均小于10%)利用分子生态学方法研究了东太平洋深海沉积物中醛脱氢酶基因的多样性。本研究仅检测到来源于y-Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes三大类群的35种醛脱氢酶的基因片段；其中来源于y-Proteobacteria微生物的醛脱氢酶基因片段占绝对优势,占总克隆数的74.7%,代表23种醛脱氢酶；来源于Firmicutes、Bacteroidetes微生物的醛脱氢酶基因片段各占总克隆数的15.9%、9.4%。γ-Proteobacteria中Vibrio醛脱氢酶基因片段占总克隆数的21.2%,在属水平上最具优势,其次是Halomonas醛脱氢酶基因片段,占总克隆数的15.9%。本研究从南海深海水体实验室富集样品、南海深海水体原位富集样品、东太平洋深海沉积物三种样品中共分离到25株能以乙醛为唯一碳源进行生长,不同程度降解乙醛的可培养菌株：其中y-Proteobacteria类群21株,分属于Vibrio、Halomonas、Pseudoalteromonas、Pseudomonas、Psychrobacter、Marinobacter6个属,Firmicutes类群4株,分属于Enterococcus、Planomicrobium、Bacillus3个属,可见y-Proteobacteria类群可培养乙醛降解菌占绝对优势；且从以上三种样品中都分离出y-Proteobacteria类群的Vibrio、Halomonas可培养乙醛降解菌。三种环境样品的可培养实验与未培养实验得到的优势菌群一致,可见y-Proteobacteria类群微生物广泛存在于深海环境,在深海醛类代谢中发挥着重要作用。25株可培养乙醛降解菌中Halomonas属的ACH-L-5和ACH-L-8、Vibrio属的ACH-S-12、Psychrobacter属的ACH-DSS-1C和ACH-DSS-10C2共5株菌均可耐受1.5g/L乙醛,24h可降解350mg/L乙醛,具有很大的研究价值。利用E.coliBL21(DE3)和高效表达载体pColdI对Flammeovirgasp.Wpaga001全基因组中的a-淀粉酶基因amy608进行了异源表达。该酶基因大小为1875bp,编码一个含624个氨基酸,分子量为71414Da的酶蛋白；该酶含有α-淀粉酶的三个保守氨基酸催化残基Asp336、Glu365、Asp445;酶反应最适温度为4℃,最适pH为7.0,热稳定性差,Ca2+对该酶有明显激活作用,该酶水解可溶性淀粉生成葡萄糖及不同聚合度的麦芽寡糖,包括麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖和更高聚合度的麦芽寡糖。
【作者】商谢谢；
【导师】徐洵；曾润颖；
【作者基本信息】厦门大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】乙醛降解菌；醛脱氢酶；深海；原位富集；

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