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        嗜鹽單胞菌ST-1的分離及其石油烴類降解特性的研究

        2016-10-27 09:14:07秦春艷
        生物技術(shù)世界 2016年3期
        關(guān)鍵詞:特性菌株石油

        秦春艷

        (中國(guó)航天建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100071)

        嗜鹽單胞菌ST-1的分離及其石油烴類降解特性的研究

        秦春艷

        (中國(guó)航天建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100071)

        從油田石油污染物中分離出了一株菌株ST-1,通過(guò)形態(tài)和16S rDNA序列的分析,初步鑒定屬于Halomonas的一個(gè)種。對(duì)該菌株降解石油烴的能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,菌株生長(zhǎng)的指數(shù)期石油烴降解速率較大, 最大降解率達(dá)到80%以上, 降解的最適溫度為27~34℃,最適 pH 為 6.8~8.3。提高接種量可以加快反應(yīng)速度。

        嗜鹽單胞菌 石油烴 降解特性

        廣泛存在于土壤、地下水、海洋、湖泊等環(huán)境中的天然微生物種群對(duì)石油烴的降解作用是石油污染物從環(huán)境中消除的基本途徑之一[1,2]。

        本文從大慶油田石油污染土壤中分離篩選到一株菌株ST-1,通過(guò)形態(tài)和16S rDNA序列分析對(duì)菌株進(jìn)行了鑒定,并對(duì)其石油烴降解的特性進(jìn)行了研究,以期為該菌株在石油污染物的降解中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 培養(yǎng)基

        富集培養(yǎng)基(g/L):KH2PO43.48,Na2HPO41.5,MgSO40. 70,(NH4)2SO44,酵母粉0.01,2%乙醇,0.5%柴油,PH=7.0~7.2。用于石油烴降解菌的富集培養(yǎng)。

        配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,用于菌株的形態(tài)觀察、保存及活化。

        1.2 石油烴降解菌的分離和篩選

        取無(wú)菌水(含有玻璃珠)90ml,將其中加入土樣10g或水樣10ml。取富集培養(yǎng)基95ml,將其中加入上清液5ml,于25℃,200r/min的搖床富集培養(yǎng)3d。取新鮮的富集培養(yǎng)液80ml,將其中轉(zhuǎn)接入培養(yǎng)液20ml,繼續(xù)培養(yǎng),一共轉(zhuǎn)接4次。

        取富集培養(yǎng)液,按梯度稀釋后,涂平板,在25℃條件下培養(yǎng)3d,隨機(jī)挑取菌落,采用劃線的方法反復(fù)分離純化,直至得到純培養(yǎng)菌株。

        1.3 菌株的鑒定

        1.3.1 形態(tài)觀察

        準(zhǔn)備牛肉膏蛋白胨平板,將分離得到的菌株涂布于上,在25℃條件下,培養(yǎng)2d,觀察長(zhǎng)出的菌落形態(tài)、做革蘭氏染色反應(yīng)和觀察細(xì)胞在電子顯微鏡下的形態(tài)。

        1.3.2 16S rDNA的PCR擴(kuò)增及序列測(cè)定

        將劃線分離后的菌株,挑取單菌落,進(jìn)行16S rDNA的PCR擴(kuò)增,用0.1%的瓊脂糖凝膠對(duì)其PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳,經(jīng)過(guò)goldview染色后,在紫外下照射觀察PCR產(chǎn)物條帶情況,產(chǎn)物交測(cè)序公司測(cè)序[3]。

        1.4 菌株的石油降解特性分析

        準(zhǔn)備牛肉膏蛋白胨的液體培養(yǎng)基,將活化后的菌株接種到其中,在25℃,200r/min的條件下,搖床富集培養(yǎng)12h,將其作為種子液。以5%的接種量(種子液)接入培養(yǎng)基中,25℃,200r/min的條件下培養(yǎng),3h取一次樣,檢測(cè)培養(yǎng)基的OD600、PH和石油烴的濃度。

        表2-1 菌株ST-1的生理生化測(cè)定Table2-1 Physiological and biochemical tests of the strain ST-1

        圖2-3 菌株 ST-1的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.2-3 Phylogenetic tree of the strain ST-1

        圖2-4 菌株不同生長(zhǎng)階段的石油烴降解效果Fig.2-4 Effects of different growth stages of petroleum hydrocarbon degradation strains

        為了考察溫度、PH值、接種量對(duì)石油烴降解的影響,進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn):

        (1) 溫度:將種子液接種到培養(yǎng)基中,在15、20、25、30、35、40℃中培養(yǎng),每隔24h,測(cè)其吸光度。

        (2)PH值:將種子液接種到培養(yǎng)基中,用H2SO4或NaOH調(diào)節(jié)PH,在PH為3,4,5,6,7,8,9,的條件下培養(yǎng),每隔24h,測(cè)其吸光度。

        (3)接種量對(duì)石油烴降解的影響:分別取2ml、4ml、6ml、8ml接種于石油烴濃度為1000mg/L的培養(yǎng)基中,在25℃,200r/min下培養(yǎng),每隔8h取樣測(cè)石油烴的濃度。

        圖2-5 溫度對(duì)石油烴降解效果的影響Fig.2-5 The influence of temperature on the effect of petroleum hydrocarbon degradation

        圖2-6 PH對(duì)石油烴降解效果的影響Fig.2-6 The influence of PH on the effect of petroleum hydrocarbon degradation

        圖2-7 不同生物量條件下石油烴類的降解率Fig.2-7 The degradation of petroleum hydrocarbons under the conditions of different biomass ratio

        2 結(jié)果與討論

        2.1 形態(tài)特征

        菌株在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)后得出結(jié)果為該菌的細(xì)胞為球狀,菌落呈圓形、黃色,表面光滑,不透明,邊緣整齊。

        2.2 菌株的形態(tài)及生理生化測(cè)試

        對(duì)該菌株進(jìn)行常規(guī)生理生化特征鑒定,結(jié)果見(jiàn)表2-1。

        2.3 系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建

        將菌株的16S rDNA堿基的全序列輸入GenBank核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù),發(fā)現(xiàn)與假單胞菌屬10個(gè)菌株的同源性在 93%~94%,將與菌株ST-1同源性最高的菌株序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。由圖 2-3可見(jiàn),這些同源性序列分為4個(gè)不同的分支,菌株 ST-1與Halomonas 位同于一個(gè)分支,并且這個(gè)分支的支持率達(dá)到90%,而其它的3個(gè)屬可以作為外群,菌株 ST-1定位于Halomonas屬,, 所以從這個(gè)聚類關(guān)系可以判斷, 菌株 ST-1屬于Halomonas的一個(gè)種。

        2.4 菌株的石油烴降解特性

        2.4.1 不同生長(zhǎng)階段的石油烴降解特性

        菌株在不同生長(zhǎng)曲線下的石油烴降解曲線如圖2-4所示。

        菌株4h后進(jìn)入指數(shù)期,24h后進(jìn)入穩(wěn)定期。石油烴降解主要發(fā)生在指數(shù)期,24h時(shí)石油烴降解率達(dá)到81.3%,期間的最大石油烴降解速率達(dá)6.25mg/(Lh);其后培養(yǎng)液中的石油烴濃度變化不大。菌株ST-1的延滯期短,生長(zhǎng)速度快,這可能是其石油烴降解速率較高的主要原因之一[4,5]。

        2.4.2 石油烴降解效果受環(huán)境因子的影響

        前面所測(cè)的溫度和PH對(duì)菌株ST-1的石油烴降解效果的影響見(jiàn)圖2-5和2-6。在不同溫度下,菌株ST-1培養(yǎng)至12h時(shí),其石油烴降解效果差異顯著,由于菌株的生長(zhǎng)速度快,從而使石油烴降解作用也較快,本實(shí)驗(yàn)測(cè)得30℃時(shí)去除效率是最高的,故此溫度下石油烴被降解的最多。在27~34℃內(nèi),石油烴降解速率均在80%以上,其中,在15~40℃時(shí),石油烴都有不同程度的降解,表明菌株降解石油烴的溫度適應(yīng)范圍較廣。

        菌株ST-1的PH適應(yīng)范圍較廣,在PH為6.8~8.3時(shí),石油烴降解速率均達(dá)90%以上,但PH<6時(shí),石油烴降解效果急劇降低,這可能與菌株較能適應(yīng)堿性環(huán)境的特性相關(guān)[6]。

        2.4.3 菌株對(duì)石油烴降解效果的影響

        本實(shí)驗(yàn)從菌株的接種量對(duì)石油烴的降解效果來(lái)研究,從圖2-7可以看出,提高接種量可以加快反應(yīng)速度,縮短延遲期,但接種量在6.0~8.0ml之間時(shí),接種量對(duì)石油烴的降解速率影響不大,并且生物量越高,石油烴降解率迅速上升期也較短。

        3 結(jié)論

        (1)本實(shí)驗(yàn)得到的菌株 ST-1在固體培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)特征、形態(tài)特征以及溫度適應(yīng)性、pH值范圍等。通過(guò) 16S rDNA等分子生物學(xué)手段的鑒定可以初步判斷此菌種屬于Halomonas屬,且有可能為新種。

        (2)本實(shí)驗(yàn)對(duì)菌株ST-1對(duì)石油烴的降解進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明,石油烴降解發(fā)生在菌株生長(zhǎng)的指數(shù)期,最大降解率達(dá)到80%以上, 降解的最適溫度為27~34℃,最適 pH為6.8~8.3,此時(shí),最大降解速率達(dá)到90%以上。

        (3)本實(shí)驗(yàn)從菌株的接種量對(duì)石油烴的降解效果方面進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,提高接種量可以加快反應(yīng)速度,縮短延遲期,但接種量達(dá)到一定值時(shí),對(duì)石油烴的降解速率影響不大,并且生物量越高,石油烴降解率迅速上升期也較短。

        [1]姚德明,許華夏.石油污染土壤生物修復(fù)過(guò)程中微生物生態(tài)研究[J].生態(tài)學(xué)雜志,2002,21(1):26~28.

        [2]A tlas R.M.and Pramer D.Focus on Bioremediation[J].ASM News,1990,56:7.

        [3]Luo Peng, Hu Chaoqun, Zhang luping, et al. Effects of DNA extraction and universal primers on 16S rRNA gene-based DGGE analysis of a bacterial community from fish farming water[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology.2007, 25:310-316.

        [4]Plotnikova EG, Alyntseva OV, Kosheleva IA, et al. Bacterial degraders of polycyclic aromatic hydrocarbons isolated from salt-contaminated soils and bottom sediments in salt mining areas. Microbiology. 2001,70:51-58.

        [5]鄧波等.生化法處理高溫高鹽油田采出水.中國(guó)給水排水,2003,194:76-78.

        X172

        A

        1674-2060(2016)03-0315-02

        秦春艷(1986—),女,碩士研究生,主要從事環(huán)境微生物的研究。

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