红树林湿地是一个广泛分布于热带亚热带的连接海洋生态系统和陆地生态系统的重要潮间带区域，蕴藏着丰富的微生物资源。随着沿海城市的开发及港口驳岸海运的发展，红树林湿地已成为多环芳烃(PAHs)等有机污染物的沉积地。经过长期的驯化作用，红树林湿地微生物具有降解有机污染物的巨大潜能，可以应用于PAHs污染环境的生物修复。由于湿地环境微生物复杂多样以及各种PAHs混合污染，共代谢是促进PAHs快速降解的主要途径，但是共代谢过程复杂，共代谢机理并不十分清楚。因此，本论文的研究目的是从珠江三角洲深圳福田红树林湿地中分离PAHs降解菌，从PAHs降解动态、降解途径和代谢物动态变化的研究角度，深入研究湿地多种微生物和多种PAHs共存时的共代谢途径和机理，探讨共代谢在实际生物修复应用中的潜在可行性，为红树林湿地PAHs污染的生物修复奠定理论与实践基础。主要的研究结果如下： 1.在红树林湿地底泥中分离出新的PAHs降解菌。以芘和菲为唯一的碳源和能源从深圳福田红树林湿地底泥中分离出两种PAHs降解菌，分别命名为A1-PYR和PheB4，另外还分离出一种非PAHs降解菌，命名为PheB2，该菌能抵抗PAHs的胁迫，普遍存在于红树林湿地底泥中。通过扩增部分16S rDNA序列比对以及细菌的形态、革兰氏染色分析，A1-PYR、PheB4和PheB2分别鉴定为分枝杆菌(Mycobacterium sp．)、鞘氨醇假单胞菌(Sphingomonas sp．)和副球菌(Paracoccus sp．)。 2.单一菌共代谢多种PAHs的途径和机理。菌株A1-PYR具有单独降解菲、荧蒽或芘的能力，能在7天内降解100％的菲和86.9％的荧葸，而芘的降解率只有33％。不过，当芘与菲或荧葸共存时，芘的降解率分别增加至100％和67％。芘的降解过程中产生了4种初始氧化产物(单羟基芘和3种二羟基芘)和3种环裂解产物(4-菲羧酸、4-羟基菲和二羟基菲)。研究发现，菲的加入促进了所有芘代谢物的快速去除，而荧蒽的加入只加速了芘的初始氧化产物向环裂解产物转化，造成环裂解产物的积累。由此推论，菲通过芘代谢物的快速去除来促进芘的完全降解，而荧蒽可能通过促进芘的初始氧化反应来促进芘的降解，但是由于不能迅速去除芘的环裂解产物而导致芘的不完全降解。因此，多种PAHs的共代谢存在复杂的相互作用，会影响代谢物的动态变化，进而影响PAHs的降解。 　　3.生长基质对单一菌共代谢单一或混合PAHs的影响。鞘氨醇假单胞菌PheB4能利用菲为唯一的碳源和能源，但是不能利用其他PAHs为唯一的碳源和能源。不过，在菲或者营养肉汤作为生长基质的前提下，菌株PheB4能通过共代谢方式降解一系列非生长基质PAH，如蒽、芴、荧蒽和芘。与菲作为生长基质相比，营养肉汤作为生长基质更能促进PheB4共代谢降解单一或混合PAHs的能力以及去除PAHs代谢物的能力，而且在共代谢混合PAHs时，会诱导出3条新的芴单羟基化途径，导致芴初始氧化途径的多样化。而以菲作为生长基质不会诱导出新的代谢途径。因此，不同的生长基质会影响共代谢过程和降解途径，在生物修复过程中添加营养基质将有利于PAHs的共代谢降解以及代谢物的去除。 虽然菲作为生长基质能支持非生长基质PAH的共代谢，但是菲的降解却受到了不同程度的抑制。单一PAH(芘或荧蒽)的存在轻微地抑制了菲的完全降解，促进了菲的自氧化产物7,8-苯并香豆素的积累，该产物的积累可能对微生物具有毒害作用。混合PAHs(荧蒽+芘)的存在不仅抑制菌体细胞的生长，还强烈抑制菲的降解以及菲代谢物的去除。与之相反，添加葡萄糖能同时促进菲及其菲代谢物的降解。因此，在生物修复过程中添加可利用碳源将有利于PAHs的降解以及代谢物的去除。 4.多种降解菌联合共代谢PAHs的途径和机理。分枝杆菌Al-PYR联合鞘氨醇假单胞菌PheB4共代谢降解单一PAH(菲、荧蒽和芘)时，以非特异性的多样化的单加氧和双加氧途径初始氧化PAH。例如，混合菌能在菲的任意位点上进行单加氧化反应，生成1-、2-、3-、4-和9-羟基菲。与单一菌相比，分枝杆菌和鞘氨醇假单胞菌联合的混合菌降解菲和荧蒽时分别增加了8条和4条初始氧化途径，而且在荧蒽降解过程中，还新增了3条环裂解途径，生成3种环裂解产物(苊醌、1，8-萘二甲酸酐和1-甲酸-8-甲内酯)。但是，混合菌产生的多样化降解途径并没有提高菲和荧蒽的降解率。与之相反，混合菌对于芘的降解途径没有太大影响，反而促进了芘的降解。因此，混合菌导致的多样化降解途径不一定产生促进作用，可能会生成对微生物有毒的代谢物而影响PAH的降解，在生物修复中应该避免这些代谢物的积累。不过，分枝杆菌和鞘氨醇假单胞菌的联合作用在去除高环芘上具有潜在的优势。 5.多种降解菌联合非降解菌共代谢单一或混合PAHs的途径及其机理。当分枝杆菌A1-PYR和鞘氨醇假单胞菌PheB4联合非降解菌副球菌PheB2共代谢菲、荧蒽、芘以及三者混合物时，非降解菌的加入促进了降解菌对荧蒽和芘的降解，却抑制了对菲的降解。此外，非降解菌PheB2的加入还影响了菲、荧蒽和芘初始氧化途径，例如减少了菲的双加氧化途径，改变了荧蒽的双加氧化途径以及增加了单加氧途径，以及同时减少了芘的单加氧和双加氧途径。由此推论，非降解菌的加入可能改变降解菌攻击PAH的位点或者诱导降解菌产生其他的加氧酶系而影响PAH的初始氧化途径。但是，非降解菌的存在没有改变PAHs的环裂解途径，而是促进了某些有毒有害环裂解产物的积累，引发潜在的生态风险问题。 另外，降解菌联合非降解菌降解混合PAHs的过程中，PAHs之间的相互作用会影响降解途径和代谢物的动态变化。与菲单独降解相比，荧蒽和芘的存在增加了2条菲的双加氧途径，促进了菲单加氧化产物(1-羟基菲和4-羟基菲)的积累，不过却抑制了菲初始氧化产物的环裂解反应。与荧蒽单独降解相比，菲和芘的存在抑制了荧蒽初始氧化产物2,3-二羟基荧蒽和3-单羟基荧蒽的积累，以及某些荧蒽环裂解产物的积累。在芘的降解过程中，其他PAHs的存在会改变芘的双加氧途径，促进芘的单加氧反应以及初始氧化产物的环裂解反应。 6.降解菌联合非降解菌应用于红树林底泥中PAHs的降解。分枝杆菌A1-PYR、鞘氨醇假单胞菌PheB4和副球菌PheB2加入到被菲、荧蒽和芘污染的红树林底泥泥浆中，具有很好的降解PAHs的能力，菲在第3天完全去除，而荧蒽和芘在第5天完全去除。研究发现，荧蒽和芘的代谢物主要积累在泥层中，而在水中积累了部分水溶性高的菲代谢物，如1-羟基-2-萘酸和4-羟基菲。不过，这些代谢物的积累量都非常小。因此，降解菌联合非降解菌在泥浆中不仅促进了PAHs的降解，还减少了PAHs代谢物的积累。结果表明，降解菌联合非降解菌具有生物修复PAHs污染的红树林底泥的巨大潜力。