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二噁英(Dioxin)是指包括多氯二苯并-对-二噁英/多氯二苯并呋喃(polychlorinated dibenzo-p-dioxin/polychlorinated dibenzofuran,简称 PCDD/DFs)在内的共计2类、210种芳烃类化合物,其化学性质稳定,具有难挥发、易被土壤和微粒表面吸附的特性,有极强的致癌性和致畸性,并对人体造成包括自闭症、雌性化、内分泌干扰作用和诱发肿瘤等健康影响。环境中二噁英的主要来源包括了含氯酚的农药生产、使用含氯漂白木浆的造纸工艺、城市废物燃烧等人为产生来源,以及堆肥、森林大火等非人为产生来源。相较于传统的物理和化学法处理二噁英污染土壤,微生物降解法具有良好的环境适应性、经济适应性和环境负担小等特点,将生物强化结合泥浆反应器联合使用在土壤修复方面的应用具有一定应用前景。本研究针对课题组从石油污染土壤中分离到的一株菌株Rhodococcus sp.strainp52,前期通过研究发现其具有两个可动遗传因子——质粒pDF01(170kb)和pDF02(242kb)。pDF01和pDF02上分别存在一个基因簇dfdA 1A2A3A4和dbfA 1A2,参与二噁英起始双羟化,起始矿化二噁英碳链,从而彻底降解二噁英。本研究以Rhodococcus sp.strain p52为研究对象,通过接种p52生物强化生物泥浆反应器处理土壤样品中的二噁英污染物,探讨基于降解质粒接合转移的生物强化去除土壤中二噁英污染的效果。通过筛选接合子,考察接合子种类、范围,确认两个存在于Rhodococcus sp.strain p52受体菌中的遗传因子——质粒pDF01、pDF02通过水平基因转移的方式将降解基因转移到下一代接合子中,同时探究选择压力的存在与否对于接合转移作用的影响。进一步,通过以携带降解性质粒的接合子作为供体菌强化反应器去除土壤中二噁英污染实验,从新(二代/三代)接合子的筛选以及qPCR定量确定质粒与供体菌间的数量关系两方面同时验证质粒在菌群中的连续接合转移。实验结果表明,通过接种Rhodococcus sp.p52生物强化方式能有效提高 DD(Dibenzo-p-dioxin,简称 DD)和 DF(Dibenzofuran,简称DF)的降解效率,相比于空白组,5日内去除DD和DF效率显著提升,同时选择压力的存在促进了降解基因水平转移。质粒pDF01、pDF02具有在属间接合转移的能力,可向微杆菌(Microbacterium sp.)、嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)、节杆菌(Arthrobacter sp.)在内的多株受体菌转移;在锥形瓶降解实验中接合子能够有效降解浓度为500mg/L的DF,也能够在反应器降解实验中有效降解DF,降解能力稍逊于Rhoddococcus sp.strain p52,说明降解基因在接合子中成功表达。另外以接合子作为降解质粒供体菌,强化反应器,筛选出具有降解性质粒pDF01或pDF02新的(二代/三代)接合子,包括了 肠杆菌(Enterobacteriaceae bacterium)、放线杆菌(Actinobacteria bacterium)和短状杆菌(Brachybacterium sp.)等多株次带接合子;qPCR定量检测出质粒pDF01与供体菌的比值大约在1.16±0.8,进一步证实了初代接合子和二代接合子中的降解质粒同样具有接合转移能力。上述研究表明菌株Rhodococcus sp.strain p52它不仅能强化去除土壤中二噁英污染,同时也具有向土著菌群传递二噁英降解能力,表明了其在二噁英污染土壤生物修复中的巨大应用潜力。