【摘 要】
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本研究从含油污水和土壤中筛选得到一株高效油脂降解菌,并对其降解的最佳发酵条件进行研究。为了弄清该菌株降解油脂过程,运用基因组学、转录组学技术测定并分析了该菌株与油脂降解相关的基因、主要代谢途径及关键酶,具体研究成果如下:1.从含油污水和土壤中分离出10株油脂降解菌,利用油脂鉴定平板和分光光度法对该菌株降解油脂的能力进行测定,筛选得到一株高效油脂降解菌株K-4。经鉴定,菌株K-4为铜绿假单胞菌（Ps
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本研究从含油污水和土壤中筛选得到一株高效油脂降解菌,并对其降解的最佳发酵条件进行研究。为了弄清该菌株降解油脂过程,运用基因组学、转录组学技术测定并分析了该菌株与油脂降解相关的基因、主要代谢途径及关键酶,具体研究成果如下:1.从含油污水和土壤中分离出10株油脂降解菌,利用油脂鉴定平板和分光光度法对该菌株降解油脂的能力进行测定,筛选得到一株高效油脂降解菌株K-4。经鉴定,菌株K-4为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）。2.通过单因素试验与Box-Behnken响应面试验对菌株K-4发酵条件进行优化。结果显示,菌株K-4的最佳发酵条件为:豆油添加量1%、Na Cl浓度4%、初始培养基p H值8.5、发酵时间6 d、接种量3%、培养温度28℃,在该条件下,菌株K-4的油脂降解率可达到83.6%。3.采用Illumina平台测定菌株K-4全基因组并进行生物信息学分析。测定结果显示,该菌株基因组大小为6,358,043 bp,GC含量为66.46%,包含5789个蛋白编码基因。KEGG注释结果显示,菌株K-4基因组与脂质降解相关基因266个,这些基因主要编码调控与脂肪降解有关的酶。4.采用Illumina平台测定菌株K-4经豆油驯化前、后的差异基因表达情况并进行生物信息学分析。测定结果显示,菌株K-4驯化前后共有2197个差异显著基因,其中上调基因2050个,下调基因236个。GO注释结果显示,菌株K-4在生物过程中富集到的差异显著基因524个。其中与脂质代谢相关的差异基因32个。KEGG注释结果显示,差异基因主要富集在脂肪酸β-氧化和甘油酯代谢通路中。其中,在脂肪酸β-氧化代谢通路中,与菌株K-4驯化前相比,编码长链脂肪酸Co A合成酶基因fad D1上调了14.33倍,酰基Co A脱氢酶基因acd上调了3.51倍、酰基Co A水解酶基因ech A上调了3.45倍,3-羟酰基Co A脱氢酶基因fad B上调了2.95倍。在甘油酯代谢通路中,乙醛脱氢酶基因put A上调了4.03倍,编码甘油酸-2-激酶基因上调了5.86倍。由此推测,菌株K-4降解脂肪酸主要是先在长链脂肪酸Co A连接酶的作用下,长链脂肪酸被活化为棕榈基Co A,再通过β-氧化途径,在酰基Co A脱氢酶、酰基Co A水解酶、3-羟酰基Co A脱氢酶的作用下,将棕榈基Co A氧化分解为乙酰Co A,进入三羧酸循环。甘油是通过甘油酯代谢,在乙醛脱氢酶、甘油酸-2-激酶作用下,将甘油氧化分解为2-磷酸-D-甘油酸盐,再通过糖酵解途径进入三羧酸循环。
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