高盐环境下中度嗜盐微生物菌群降解PAHs的基础研究

多环芳烃(PAHs)是一类重要的难降解有机物，常常存在于盐环境中，而中度嗜盐菌是一类营养要求简单、适宜盐度宽且高的极端环境微生物。因此，研究具有降解PAHs功能的中度嗜盐微生物对治理高盐环境中的PAHs污染具有重要的理论意义和应用前景。本实验室已从胜利油田盐碱土中分离了一系列能够降解PAHs的中度嗜盐菌群，并已开展了初步研究。在此基础上，本课题首次采用分子生物学和分子生态学技术系统地研究高盐环境下中度嗜盐菌群对PAHs的降解过程，以及盐度和污染物种类对降解过程和降解效率的影响；并从中度嗜盐菌的群落结构及其演替规律，关键功能基因（PAHs双加氧酶）的多样性、基因表达的定量等方面解析其与降解过程及效率之间的内在联系；对具有潜在研究价值和应用价值的中度嗜盐菌及其关键功能基因作进一步研究。本研究的目的是为开发高盐环境中PAHs污染的生物修复技术提供新思路和理论支持，同时提供新菌种和基因。

1.中度嗜盐菌群的富集、群落结构和功能基因的多样性。从污染程度不同的土壤样品中，采用不同的盐浓度和初始菲浓度富集得到一系列菲降解嗜盐菌群。群落的群落结构分析显示，占优势地位的细菌主要属于Halomonas、Alcanivorax、Marinobacter、Idiomarina、Pseudidiomarina、Tistrella和Martelella等属，还包括不可培养细菌。聚类分析表明对菌群群落结构起决定性作用的可能是原始土壤的性质和富集时采用的盐浓度。另外，嗜盐菌群中存在相似度较低的萘双加氧酶基因（nahAc）。2.盐度对影响嗜盐菌群降解菲的机制。10%盐度下采用400mg/L菲富集得到的菌群在0.1%-20%盐度均能降解菲。在盐度为0.1%-3%、5%-25%范围内以及30%时，菌群中优势菌株不同。在0.1%-20%盐度下，优势菌株对菲的降解起到关键作用，而在更高盐度下，优势菌株对菲表现为耐受但不降解。在0.1%-20%盐度下，菌群中稳定存在着两种萘双加氧酶基因。盐度变化改变菌群微生物群落结构，但是却没有改变功能基因的多样性。结果显示，菌群的降解速率在10％盐度下比20％盐度下高，但是不同浓度下盐度对降解的影响机制不同。在菲的饱和溶解度之上，盐度升高主要通过抑制功能基因的表达和菌群的生长来降低菌群的降解速率。当菲的初始浓度在饱和溶解度之下时，nahAc基因的相对表达量在10％盐度和20％盐度下没有显著差异，表明此情况下盐度主要通过抑制菌群的生长降低菌群对菲的降解速率。3.中度嗜盐菌群降解关键功能基因的克隆及功能。通过兼并引物和Tail-PCR 克隆出NAH全长，并能降解萘，菲、芘等。通过C23O兼并引物构建克隆文库，得到两个很高盐稳定性的邻苯二酚双加氧酶。4.中度嗜盐菌群中降解微生物的新种分离与鉴定。建立了醋酸-硝酸纤维素混合膜平板分离技术，并分离出两株菲降解嗜盐菌，经鉴定两株菌分别是Thalassospira和Halomonas中的新物种，分别命名为Halomonas xianheensis sp. nov和 Thalassospira xianhensis sp. nov.。5.课题组成员发表论文12篇和3项专利，其中SCI 6篇，中文期刊3篇，会议论文3篇。课题组参加国内外学术交流近8人次，培养了博士硕士研究生4人，博士后2人。