微生物学通报 MAR 20, 2008, 35(3): 358~362
Microbiology 2008 by Institute of Microbiology, CAS
tongbao@im.ac.cn
镇 达1, 2 陈茂彬1*
(1. 湖北工业大学生物工程学院 武汉 430068)
(2. 中国科学院武汉病毒研究所 武汉 430071)
摘 要: 氯代硝基芳香烃是一类环境中难以降解的有毒污染物。一株高效分解4-氯硝基苯的假单胞菌分离于4-氯硝基苯污染土壤, 可以完全降解4-氯硝基苯, 并以之为C源、N源生长。为阐明其降解4-氯硝基苯的代谢途径, 通过对以底物生长的降解菌的酶学分析, 检测到其还原降解的两个关键酶即初始酶硝基还原酶和苯环开环酶2-氨基-5-氯酚1, 6-双加氧酶的活性; 结合其它检测如培养液中降解产物分析、相关底物生长实验结果, 确定了其降解途径是通过部分还原途径。
关键词: 4-氯硝基苯, 生物降解, 部分还原途径, 硝基还原酶, 2-氨基5-氯酚，1, 6-双加氧酶
Identification of Metabolic Pathways of 4-Chloronitrobenzene Degradation by Pseudomonas Strain ZWL73
ZHEN Da1,2 CHEN Mao-Bin1*
(1. College of Bioengineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068)
(2. Wuhan Institute of Virology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071)
Abstract: Chloro- and nitro- substituted aromatics are toxic and persistent in the environment. Pseudomonas putida ZWL73, isolated from 4-chloronitrobenzene (4CNB) polluted soil, can grow on 4CNB as carbon and nitrogen sources. Enzymatic analyses were carried out in order to illuminate the degradation pathway. Two key enzymatic acivities were found to be invovled in the degradation: the nitroreductase activity that cata-lyzing the first step and the ring-cleavage dioxygenase activity leading the substrate to be mineralized. The degradation was therefore decided to process through a partial reductive pathway together with the proofs of the results of degradation intermediates test and growth substrate test.
Keywords: 4-chloronitrobenzene, Biodegradation, Partial reductive pathway, Nitroreductase, 2-amino 5-chlorophenol 1,6-dioxygenase
氯代及硝基芳香烃是一类环境中难以降解的有毒污染物, 对这类污染物的生物降解研究受到广泛关注, 从20世纪80年代开始有大量关于硝基和氯代芳香烃污染物生物降解的研究, 显示了微生物降解途径的多样性[1]。由于氯和硝基的同时取代使氯代硝基芳香烃芳环的不易于活化, 导致比单取代芳香烃更难以降解。尽管如此, 近年来国内外陆续分离到降解氯代硝基芳香烃的菌株, 其中分别属于Ralstonia、Comamonas的3株菌的降解机理得到深入研究[2 6], 但是有关降解机理和特性的研究仍然很少, 相对于单取代芳香烃, 对这类污染物的生物降解机理的了解还很不全面。
这株高效降解菌株由本实验室分离于武汉一个化工厂的氯代硝基苯(4CNB)污染的土壤中。菌体呈杆状, 革兰氏阴性。通过16S rRNA基因分析鉴定为Pseudomonas putida[7,8]。与前人分离到的菌株相比属于不同的属, 命名为ZWL73。ZWL73菌株可以以4CNB为唯一的C、N源生长, 4CNB培养的菌体能够快速转化加入的4CNB同时释放接近等量的氯离子和铵离子。通过GC-MS对培养液的分析检测到4-氯亚硝基苯的存在(未发表), 这对推测4CNB的降解途径提供了一定的证据。ZWL73菌还利用邻氨基酚(2AP), 2-氨基-5-氯酚(2A5CP) 和硝基苯(NB)为C、N源生长, 而不能利用4-氯苯胺(4-chloroaniline), 苯胺(aniline)等生长[7]。
为了更深入地研究Pseudomonas putida ZWL73菌株利用4CNB生长的降解代谢途径及进一步克隆相关基因, 我们对代谢途径的初始代谢及开环途径进行了详细的酶学分析, 为以后的研究提供了有利 条件。
全文下载：假单胞菌ZWL73降解4-氯硝基苯的代谢途径研究
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