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近年来,由于工业污水以及生活污水大量排放,医疗废弃物、畜牧业养殖场中粪便的不正当处理,以及激素类药物在养殖、医疗中的大量使用,导致过剩的雌激素在环境中大量积累。环境中的雌激素在极低的水平下就能够对生物健康造成极大的影响,雌激素还可以通过食物链传递作用积累,进而影响整个生态系统平衡以及人类的健康安全。环境中丰富的微生物资源为去除环境中残留的雌激素做出了巨大贡献。因此研究雌激素影响下环境中细菌响应及功能极为重要,可以为解决环境雌激素污染提供重要科学依据。在本研究中,我们选取我国7个典型的红树林区域(广西北海、广西防城港、香港米埔、海南琼山、广东深圳、福建云霄、广东湛江)采集样品,在雌激素胁迫下对样品中的菌群进行传代培养,研究其菌群结构的演替。并尝试从中分离雌激素降解菌株,研究其降解功能与特性,得到的研究结果如下:
(1)通过检测7个红树林站点原位样品中雌激素的含量,发现各站点含量最高的雌激素是雌二醇,1.6-15.3ng/g;其次是雌酮和乙炔雌二醇分别为:0.7-3.0ng/g,0.2-16.8ng/g;雌三醇含量最低为0.3-0.7ng/g。对各红树林站点样品中微生物群落进行基于16SrRNA基因的高通量测序,发现各站点菌群组成在结构上基本一致,都以变形杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、酸杆菌门的菌群组成;丰度上略有不同,以变形杆菌门菌群丰度最高。
(2)对各站点沉积物样品以雌酮为唯一碳源能源传代培养,并对第5、6次传代培养样品进行基于16SrRNA基因的高通量测序。结果表明,传代培养之后样品之间菌群结构基本相似,说明菌群已经达到稳定状态。各站点之间,北海、防城港、香港、湛江站点菌群结构和丰度基本相似,海南、深圳、云霄、站点区别较大,传代培养后的菌群结构相比于原位菌群结构有较大改变,北海、防城港、香港、海南、湛江站点的变形杆菌门菌群的丰度由60%左右上升至80%以上,云霄站点拟杆菌门菌群由20%上升至约70%,所有站点的绿弯菌门、酸杆菌门菌群大量减少,所占丰度不到3%。
(3)从传代培养的样品中分离到3株可高效降解雌激素的菌株,分别为红球菌BH2-1、苍白杆菌M4、假单胞菌YX76。对其降解特性的研究表明:通过对实验发现菌株BH2-1能够降解雌酮、雌二醇、雌三醇、乙炔雌二醇、睾丸酮五种类固醇激素,菌株YX76能够降解雌酮、雌二醇、睾丸酮三种类固醇激素,菌株M4能够降解雌酮、雌二醇、乙炔雌二醇、睾丸酮四种类固醇激素;对三株菌基因组草图测定发现:菌株BH2-1、YX76、M4分别含有200、75、68个与外源性物质降解和代谢相关蛋白。其中主要有:类固醇异构酶,细胞色素P450类固醇激素单加氧酶,3δ-类固醇-1-脱氢酶,3-类固醇-9α-羟化加氧酶,3-氧化-5α-4-类固醇脱氢酶,3α-羟化类固醇脱氢酶,甾体脱氢酶类似酶,3α/20β-羟化类固醇脱氢酶以及一些类固醇转运蛋白。
(1)通过检测7个红树林站点原位样品中雌激素的含量,发现各站点含量最高的雌激素是雌二醇,1.6-15.3ng/g;其次是雌酮和乙炔雌二醇分别为:0.7-3.0ng/g,0.2-16.8ng/g;雌三醇含量最低为0.3-0.7ng/g。对各红树林站点样品中微生物群落进行基于16SrRNA基因的高通量测序,发现各站点菌群组成在结构上基本一致,都以变形杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、酸杆菌门的菌群组成;丰度上略有不同,以变形杆菌门菌群丰度最高。
(2)对各站点沉积物样品以雌酮为唯一碳源能源传代培养,并对第5、6次传代培养样品进行基于16SrRNA基因的高通量测序。结果表明,传代培养之后样品之间菌群结构基本相似,说明菌群已经达到稳定状态。各站点之间,北海、防城港、香港、湛江站点菌群结构和丰度基本相似,海南、深圳、云霄、站点区别较大,传代培养后的菌群结构相比于原位菌群结构有较大改变,北海、防城港、香港、海南、湛江站点的变形杆菌门菌群的丰度由60%左右上升至80%以上,云霄站点拟杆菌门菌群由20%上升至约70%,所有站点的绿弯菌门、酸杆菌门菌群大量减少,所占丰度不到3%。
(3)从传代培养的样品中分离到3株可高效降解雌激素的菌株,分别为红球菌BH2-1、苍白杆菌M4、假单胞菌YX76。对其降解特性的研究表明:通过对实验发现菌株BH2-1能够降解雌酮、雌二醇、雌三醇、乙炔雌二醇、睾丸酮五种类固醇激素,菌株YX76能够降解雌酮、雌二醇、睾丸酮三种类固醇激素,菌株M4能够降解雌酮、雌二醇、乙炔雌二醇、睾丸酮四种类固醇激素;对三株菌基因组草图测定发现:菌株BH2-1、YX76、M4分别含有200、75、68个与外源性物质降解和代谢相关蛋白。其中主要有:类固醇异构酶,细胞色素P450类固醇激素单加氧酶,3δ-类固醇-1-脱氢酶,3-类固醇-9α-羟化加氧酶,3-氧化-5α-4-类固醇脱氢酶,3α-羟化类固醇脱氢酶,甾体脱氢酶类似酶,3α/20β-羟化类固醇脱氢酶以及一些类固醇转运蛋白。