大蒜内生巨大芽孢杆菌对邻苯二甲酸酯的共代谢降解特性及代谢途径分析

土壤邻苯二甲酸酯(PAE)污染对生态环境和农产品安全均构成威胁.为实现PAE污染土壤的生物修复,明确共代谢基质对微生物降解PAE的影响机制,从PAE污染的大蒜中筛选获得能降解PAE的内生菌.通过生理生化特征和16S rRNA基因测序对其种属进行了鉴定,并研究了内生菌对6种PAE的共代谢降解特性,优化了共代谢降解条件,初步探索了共代谢条件下内生菌对PAE的降解代谢途径.结果表明:从大蒜中共筛选出 3 株能降解PAE的内生菌DGB-1、DGB-3和DGB-8,经鉴定3者皆为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium).3株菌株均能以6种PAE为碳源生长,但处理3 d后PAE的降解率仅0.89％～10.40％,降解能力较弱.添加D-纤维二糖为共代谢基质后,3 株菌株对6种PAE的降解率均显著提升,其中菌株DGB-1和DGB-3处理3 d后能完全降解20 mg/L质量浓度的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸丁苄酯(BBP).以DGB-1 为供试菌株,发现吐温 80 添加量、碳源种类、碳源浓度和接菌量对6种PAE的降解率均有显著影响,最佳降解条件为吐温 80 添加量 0.025％,碳源为D-纤维二糖、浓度为 10 mmol/L,接种菌液OD600为0.2.最佳降解条件下,当6种PAE质量浓度为50 mg/L时,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、DBP、BBP、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)和邻苯二甲酸二辛酯(DnOP)在MSM培养基中的降解半衰期分别为9.01 d、2.27 d、2.13 d、1.99 d、7.84 d和6.72 d.菌株DGB-1不携带质粒,其PAE降解基因位于该菌染色体上;菌株DGB-1可通过水解作用完成对DBP、DEHP和DnOP的第一步降解,但水解作用均较弱;菌株DGB-1对6种PAE的降解代谢需要其细胞膜上的呼吸链系统参与,氧化还原反应增强可显著促进菌株DGB-1对6种PAE的降解.本研究为进一步利用内生菌进行PAE污染土壤的生物修复提供理论依据.