白腐真菌对双酚F的降解机制及应用研究

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双酚A(BPA)是世界上工业使用量最大的化合物之一,因其对生物体具有内分泌干扰作用,许多国家和国际组织已对BPA的生产和使用进行监管和限制。双酚F(BPF)作为最常用的“BPA替代品”,被广泛应用于工业生产。但是近年来,BPF也被证明具有和BPA相似的内分泌干扰活性,经工业活动释放到环境介质中造成BPF污染。微生物修复是去除环境中有毒污染物的一种重要手段,其中,白腐真菌因其对有机物的降解广谱性和高效性受到广泛关注。目前白腐真菌降解BPF的研究主要集中在白腐真菌发酵以及分泌的漆酶对BPF的降解,而对白腐真菌直接生物降解BPF及其降解功能基因的研究甚少。本实验选取具备高木质素降解性能的白腐真菌Phanerochaete sordida YK-624作为降解菌株,研究在不同降解条件(木质素降解条件和非木质素降解条件)下,BPF的降解能力,并且通过对降解产物的鉴定及利用转录组数据进一步揭示P.sordida YK-624对BPF的降解机制。此外,还进行了模拟BPF废水的生物修复实验,考察了P.sordida YK-624应用于环境修复的可行性。本论文取得的主要研究结果如下:(1)P.sordida YK-624在不同培养条件下(木质素降解条件和非木质素降解条件)对BPF都具有降解能力,木质素降解条件下(p H=4.5、培养温度30℃、初始浓度0.1m M),降解培养4天后,BPF降解率为99.24%;非木质素降解条件下(自然p H=5、培养温度30℃、初始浓度0.1 m M),7天后降解率达100%;通过p H和温度的影响实验结果发现,木质素降解条件下的最佳p H范围为4.5-5.5,非木质素降解条件下为5或6;非木质素降解条件下的最佳降解温度为30℃。(2)通过细胞色素P450影响实验和对差异表达基因的GO和KEGG分析发现,在木质素降解条件下,Li P、Mn P和细胞色素P450参与了BPF的降解过程;在非木质素降解过程中,细胞色素P450在BPF降解过程中发挥了重要作用。(3)利用MS鉴定了在非木质素降解条件下,P.sordida YK-624对BPF的一种降解产物4,4’-二羟基二苯甲酮(DHBP),推测此降解产物的生成依赖于细胞色素P450的氧化作用,进一步对BPF进行的生物转化定量实验发现,大部分BPF转化成DHBP,在BPF的降解的同时,P.sordida YK-624也开始对DHBP进行降解。(4)利用P.sordida YK-624在不同降解条件下(静置培养和振荡培养)对模拟BPF废水的生物修复实验研究表明,静置培养条件下(珠江水天然p H=6.6,培养温度30℃,初始浓度0.1 m M),培养5天的降解率可以达到98.3%;振荡培养条件下(珠江水天然p H=6.6,培养温度30℃,初始浓度0.1 m M,转速150 rpm),培养7天的降解率为88.3%。在静置培养过程中,随着降解实验的进行,P.sordida YK-624的生物量呈现下降趋势;木质素降解酶在在处理模拟BPF废水时发挥了主要作用。
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