恶臭假单胞菌降解苯酚的动力学

可以3D打印出具有“活性”的材料了！全靠里面的细菌，这种细菌打印让皮肤移植有了质的飞跃订阅号APExBIO研究意义将细菌定位到复杂的三维（3D）几何材料中一直是一个重大的挑战。

近日，来自瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)的研究团队开发出一种全新的3D打印平台，通过将细菌植入到打印油墨中，打印出了功能上前所未有的3D “活性材料”。

其中恶臭假单胞菌衍生材料能够降解污染物；木醋杆菌衍生材料可以原位形成生物医学相关的细菌纤维素，用于皮肤移植。

利用这种多功能的细菌打印平台，创造出的活性材料能够实现对细菌的高精度定位和浓度控制，在新的生物技术和生物医学应用中将会具有巨大的潜力。

细菌（Bacteria）具有多样化的代谢活性，这种多样性比任何其它类型的生物体都要更加丰富。

细菌具有很强的适应性，例如可以产生生物膜（biofilms）来对抗极其恶劣的生存环境。

生物膜是细菌吸附在有机或无机介质上时，通过分泌含表面多糖、蛋白、DNA的细胞外基质，将菌群包围其中所形成的复合体。

生物膜具有很强的抗机械压力性能。

在生物膜生长过程中，细菌还能形成和降解大量的化合物，这些化合物通常用于合成与食品、医疗和化学工业相关的化学品、生物聚合物、酶和蛋白质。

此外，细菌形成的碳酸钙，磁铁矿和生物聚合物，可以用来创造新一代生物矿化复合材料，生物降解塑料和用于生物医学应用的功能材料。

尽管这些微生物具有广泛的功能特性，但是使用可编程的生物化学机制来创建具有三维（3D）形状、微观结构和动态代谢响应的“活体材料”仍然很大部分尚未被探索。

这是由于缺乏能够将细菌固定在生物相容性介质中的制造工具。

目前有几种固定细菌而又保持其代谢活性的方法被用于生物技术工程。

典型地，通过特定的过程如表面吸附、细胞交联、包封和包埋来固定微生物。

与固定在硬表面上相反，将细菌包埋在水凝胶（hydrogels）中提供了高含水量的理想生活环境，营养物可以流入并且废物可以扩散出来。

微生物对有机物的降解作用摘要：本文介绍了有机物的性质、污染状况及处理方法；以多环芳烃和农药为例阐述了微生物降解有机物的机理及影响因素；综述了国内外研究较多的几种生物难降解污染物微生物处理技术的进展，并对今后的几个研究发展方向进行了展望。

关键词：微生物有机物降解作用1 引言有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物，主要包括酚类化合物、芳香族化合物、氯代脂肪族化合物和腈类化合物等。

目前，由于大量工业废水和生活污水未达标排放，以及广大农村地区大量使用化肥和农药等农用化学物质，使我国水体和土壤受到不同程度的污染，严重的破坏了地球的生态平衡。

七大水系的411个地表水监测断面中，水质为Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类的断面比例分别为41％、32％和27％。

其中，珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河污染严重。

而农业土壤中15 种多环芳烃（PAHs）总量的平均值为4.3mg/kg，且主要以4环以上具有致癌作用的污染物为主，占总含量的约85 %，仅有6%的采样点尚处于安全级。

而工业区附近的土壤污染远远高于农业土壤：多氯联苯、多环芳烃、塑料增塑剂等，这些高致癌的物质可以很容易在重工业区周围的土壤中被检测到，而且超过国家标准多倍。

处理有机物的一般方法可分为三大类[1]：物理方法：主要有吸收法、洗脱法、萃取法、蒸馏法和汽提法等；化学方法：如光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法、以及声化学氧化法等，这一方法应用较多；生物方法：包括植物修复，动物修复和微生物降解三类技术。

与其他处理方法相比，微生物降解有机物具有无可比拟优势：（1）微生物可将有机物彻底分解成CO2和H2O，永久的消除污染物，无二次污染；（2）降解过程迅速，费用低，为传统物理、化学方法费用的30%～50%；（3）降解过程低碳节能，符合现在节能减排的环保理念。

上海师范大学硕士学位论文苯酚降解菌的筛选、鉴定及其降解特性的研究姓名：何小丽申请学位级别：硕士专业：微生物学指导教师：肖明20090501上海师范大学硕士学位论文摘要论文题目：苯酚降解菌的筛选、鉴定及其降解特性的研究学校专业：微生物学学位申请人：何小丽指导教师：肖明摘要酚类化合物为细胞原浆毒物，属高毒性物质。

这类物质来源广泛，通常污染水源，毒死鱼虾，危害农作物，并严重威胁人类的健康。

含酚有机物的毒性还在于其只能被少数的微生物分解。

从自然界中筛选分离出能够降解特定污染物的高效菌种，有针对性的投加到已有的污水处理系统中的生物强化技术，能够快速提供大量具有特殊作用的微生物，在有毒有害污染物治理中显示出巨大的潜力。

1、本研究从胜利油田河口采油厂的飞雁滩油田土壤样品中分离得到10株能够利用并降解苯酚的菌株P1-P4、P7、P9-P13。

该10株苯酚降解菌能够在以苯酚为唯一碳源和能源的培养基上生长，经16S rDNA分子鉴定和生理生化检测，该10株降酚菌分别被鉴定到属或种。

其中降酚菌株P1、P3和P4这3株菌株分别属于劳尔氏菌属(Ralstonia)、贪噬菌属（Variovorax）和节杆菌属（Arthrobacter）里的种。

其它7株降酚菌株P2、P7、P9-P13都属于假单胞菌属（Pseudomonas）里的种。

这4个属里的细菌在国内外都已被报道有降解苯酚的特性，其中有关假单胞菌降解环境有机物的报道较多。

2、培养液中的苯酚含量通过4-氨基安替比啉分光光度法测定，通过苯酚降解效率的比较，菌株P2降解苯酚的能力较其它9株菌株要强。

于是将菌株P2作为本研究中进一步研究的对象，研究了不同的环境条件下该菌株降解苯酚和菌体生长的情况。

3、通过苯酚羟化酶特异性引物的设计，从菌株P2扩增出苯酚羟化酶大亚基基因，该基因片段编码对苯酚有催化活性的多肽，催化苯酚代谢的第一步反应；表明菌株P2能降解苯酚是由于细胞具有降解苯酚的遗传基础。

第25卷第12期2013年12月V ol. 25, No. 12Dec., 2013生命科学Chinese Bulletin of Life Sciences文章编号：1004-0374(2013)12-1161-62国家自然科学基金委员会生命科学部2013年度面上项目项目名称申请人依托单位1微生物学含羞草beta-根瘤菌共生固氮基因分子进化及菌植互作分子基础的初步研究刘晓云河北大学"万年生"野生稻内生菌多样性及分子系统进化研究谭志远华南农业大学中国芽胞杆菌属资源分类及系统发育研究刘　波福建省农业科学院共生细菌在象白蚁木质纤维素降解过程中的作用与机理研究杨　红华中师范大学内蒙古黏细菌资源多样性及其抗马铃薯晚疫病活性分析刘惠荣内蒙古农业大学海洋与内陆盐环境嗜盐古菌比较分类学研究崔恒林江苏大学产甲烷条件下互营烃降解菌Syntrophus sp.的定向分离及其烃降解基因研究承　磊农业部沼气科学研究所Myroides属模式种的比较基因组学、种的分化及其与环境适应的关系秦启龙山东大学海洋拟杆菌的多样性分析、分离鉴定及拟杆菌纲分类体系的整理与重构杜宗军山东大学基于DNA-稳定同位素探针对腾冲酸性温泉甲烷氧化菌群的宏基因组学研究贺治国中南大学泥河湾古遗址原核微生物的分子勘探及放线菌物种分离和系统分类张利平河北大学盐生植物中华补血草内生放线菌资源及其盐胁迫下的促生作用机制研究秦　盛江苏师范大学中国黑星菌科真菌的系统分类研究张　英北京林业大学中国粉褶蕈属分子系统学研究李泰辉广东省微生物研究所南岭国家级自然保护区大型真菌多样性研究宋　斌广东省微生物研究所黏菌个体发育与黏菌内细菌关系的研究王　琦吉林农业大学横断山区大型地衣特有种及其内生真菌遗传多样性研究郭守玉中国科学院微生物研究所金沙江干热河谷地衣的物种组成及生物地理学研究王立松中国科学院昆明植物研究所被孢霉科的形态、生理和分子系统发育学研究刘小勇中国科学院微生物研究所全球广义粉孢牛肝菌属的系统学与分类学研究李艳春中国科学院昆明植物研究所药用真菌大团囊虫草菌异黄酮关键合成酶基因CoCHS1的克隆及功能研究陈新爱浙江大学基于食菌动物粪便的高通量测序分析隐孢真菌多样性与分布于富强中国科学院昆明植物研究所宝天曼自然保护区甲虫肠道酵母菌多样性研究惠丰立南阳师范学院中国巨孢衣科地衣系统分类学研究任　强山东师范大学人腺病毒分型标准和重组进化机制研究曲章义哈尔滨医科大学食品级细菌双精氨酸信号肽的分泌机制研究高　强天津科技大学地衣芽孢杆菌耐热性的遗传基础王正祥天津科技大学Vc混合菌发酵伴生菌活性蛋白基因克隆表达及其对产酸菌作用机制吕淑霞沈阳农业大学结合组学技术进行安丝菌素生产的发酵工程研究钟建江上海交通大学专性化能自养嗜酸性氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化和硫氧化代谢的基础研究刘相梅山东大学硫碱弧菌(Thialkalivibrio sp.) D301硫醌氧化还原酶表达调控机制与进化研究邢建民中国科学院过程工程研究所LAL家族转录因子对莫能菌素生物合成途径的调控机理研究赵广荣天津大学海洋真菌多糖生物合成途径及其关键合成酶性质研究宋勇春南京大学大肠杆菌合成5-氨基乙酰丙酸的调控机制研究祁庆生山东大学∙基金∙生命科学第25卷1162乙酰异戊酰泰乐菌素转化菌株可控式分化的RNAi调控系统的构建和分析财音青格乐天津大学寡发酵链球菌抗氧胁迫的分子机制佟卉春中国科学院微生物研究所天蓝色链霉菌孤立应答调控蛋白OrrA参与次级代谢全局调控的信号传导机制研究芦银华中国科学院上海生命科学研究院大肠埃希氏菌S-腺苷高半胱氨酸核苷酶的作用机制及其作为抗菌药物靶点的探究谷劲松济南大学恶臭假单胞菌NCIMB9869降解芳烃污染物3,5-二甲基苯酚的代谢途径研究许　楹中国科学院武汉病毒研究所依赖Na+的新型HCT家族转运蛋白SdmlT的功能鉴定及其重要氨基酸残基的功能分析姜巨全东北农业大学单体可控的新型短链PHA的古菌合成及材料性能分析韩　静中国科学院微生物研究所苏云金芽胞杆菌控制溶源性噬菌体关键因子的功能和作用模式彭东海华中农业大学长双歧杆菌新的LuxS/AI-2依赖的QS系统及其调控机制的研究袁　静中国人民解放军军事医学科学院宏基因组学方法发掘新颖I型聚酮化合物研究冯治洋南京农业大学液体静置培养灵芝酸生物合成的表观遗传调控研究章文贤福建师范大学链霉菌GB-2中西索米星与新霉素共合成的代谢机制研究陈义华中国科学院微生物研究所抗肿瘤药物链黑菌素生物合成的后修饰过程及其代谢过程研究邓子新上海交通大学在分枝杆菌中从简单碳源自给自足合成雄甾烯酮的研究王风清华东理工大学利用ΔSRP抑制子挖掘蛋白转运新途径的基础研究张大伟中国科学院天津工业生物技术研究所FluG-BrlA途径参与斜卧青霉分生孢子生成和糖苷水解酶合成调控的功能研究秦玉琪山东大学圈卷产色链霉菌隐性次级代谢基因簇的调控机制田宇清中国科学院微生物研究所一种新型蛋白酶在耐辐射球菌电离辐射抗性中的作用机制华跃进浙江大学海洋细菌漆酶Lac15嗜卤素离子机制研究肖亚中安徽大学堆囊菌木聚糖酶Xyn11B特征序列对其膜定位和酶学性质的影响吴志红山东大学构巢曲霉形态建成调节网-SIN途径反向调节子(Suppressor)对于胞质分裂的调控机制陆　玲南京师范大学糖苷水解酶GH5亚家族活性中心架构及其功能快速演化的相关机理研究王禄山山东大学TetR家族调控因子AtrA调节达托霉素生物合成的转录调控机制研究毛旭明浙江大学裂殖酵母多胺代谢途径中新型核糖开关的研究陈东戎复旦大学黑曲霉糖代谢途径中关键酶与小分子相互作用的系统研究孙际宾中国科学院天津工业生物技术研究所酶动力学稳定性机制及其分子设计冯　雁上海交通大学近平滑假丝酵母立体选择性(R)-和(S)-羰基还原酶的催化机制与理性设计张荣珍江南大学单细胞尺度上解析厌氧微生物相互作用的分子机制张卫文天津大学细菌胞外蛋白酶C末端PPC结构域吸附功能的多样性及其分子机制何海伦中南大学I型聚酮手性中心形成的分子机制研究郑舰艇中国科学院过程工程研究所茎瘤固氮根瘤菌中参与趋化作用的受体蛋白Mcp5的功能机理研究解志红中国科学院烟台海岸带研究所苏云金芽胞杆菌L-赖氨酸2,3-氨基变位酶与杀虫晶体蛋白形成的关系及调控作用机制研究丁学知湖南师范大学白念珠菌Wor1介导的调控网络在白灰形态转换中的作用机制陈江野中国科学院上海生命科学研究院黏细菌生物膜中基于核酸-多糖相互作用的复合型胞外基质的生物学特性和构建机理胡　玮山东大学Sop1和Sop2的功能及其在DNA损伤应答中的作用王　瑜中国农业大学必需调控系统PhoPQ快速起源及与细菌有丝分裂的调控关系钱　韦中国科学院微生物研究所酮古龙酸菌醌酶－呼吸链电子传递系统的研究和原位重构张怡轩沈阳药科大学DNA甲基化在寡孢节丛孢捕器形成过程中的作用及功能研究孙　昌云南大学耐辐射奇球菌表面S层蛋白的生化功能及其在吸附转化重金属中的作用机制研究田　兵浙江大学一块重金属污染土壤中的链霉菌染色体外遗传因子的进化关系研究覃重军中国科学院上海生命科学研究院国家自然科学基金委员会生命科学部2013年度资助项目第12期1163基于特殊多肽序列的新型SOD嗜热机制解析及耐高温工业酶改造王　威南开大学氧化胁迫诱导白腐真菌漆酶基因高效表达的分子机制及其生物学意义研究杨　洋华中科技大学埃博霉素与其核心生物合成基因簇邻近基因关系研究黎志凤山东大学自噬降解通路对产油酵母油脂积累的影响及其分子机制张素芳中国科学院大连化学物理研究所高通量测序技术筛选真菌紫杉醇合成相关基因及其功能研究张　鹏湖北省农业科学院酿酒酵母极性生长关键调控分子Rho3的新调控因子、下游效应分子及功能的鉴定高向东武汉大学耐辐射异常球菌转录调控蛋白CarD参与辐射氧化胁迫反应调控机制的研究陈　明中国农业科学院生物技术研究所高通量异源表达激活链霉菌沉默抗生素生物合成途径陶美凤上海交通大学大肠杆菌合成黄酮类化合物关键前体丙二酰辅酶A的代谢调控陈　坚江南大学丙酮丁醇梭菌碳代谢物调控蛋白CcpA的功能域鉴定和结构优化姜卫红中国科学院上海生命科学研究院瑞氏木霉内质网相关蛋白降解途径(ERAD)在蛋白合成分泌中的调控机理钟耀华山东大学大肠杆菌异丁醇合成途径中还原力调控的机制研究张学礼中国科学院天津工业生物技术研究所谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium 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thermophilus独特的多极端环境适应机理赵百锁中国农业科学院研究生院可安全稳定高效降解环境雌激素的假单胞菌的研制与应用梁如冰上海交通大学短命植物抱茎独行菜内生菌多样性与共生抗旱研究安登第新疆师范大学一株中度嗜盐嗜碱菌Na+/H+逆向转运蛋白转运机制研究杨春玉山东大学婴儿肠道分节丝状菌(SFB)的培养与免疫调控机理研究王　欣浙江省农业科学院一个新的双组分系统RhpRS调控III型分泌系统的信号转导途径研究贾燕涛中国科学院微生物研究所磷酸二酯酶PdeR调控水稻白叶枯病菌毒性的分子机制研究何晨阳中国农业科学院植物保护研究所病原细菌与线虫互作的感知信号通路黄晓玮云南大学维氏气单胞菌tmRNA和Bvgs-RR介导的致病信号通路的作用机制研究刘　柱汕头大学环丙沙星诱导下大肠杆菌sRNA的表达变化及其在耐药中的作用付英梅哈尔滨医科大学一种与金葡菌天然耐药相关的新的调节性RNA (RNA-V)生物学功能研究杨　光中国人民解放军军事医学科学院铜绿假单胞菌 ExoS 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