2结果
2.1苯酚降解菌的驯化、筛选与分离
筛选出4株能以苯酚为唯一碳源生长的菌株,且对苯酚的耐受浓度均能达到1 500mg/L,分别命名为Y_1、Y_2、Y_3和Y_4。将4株菌在同一条件下培养:苯酚浓度800 mg/L、pH 7.2、接种量4%、温度32℃、摇床转速180 r/min,振荡培养30 h取样测定培养基苯酚浓度。4株菌对苯酚的降解情况见图1。由此可见,菌株Y_1的生长情况和降酚能力优于其他菌株。
图1 4株菌降酚情况
2.2菌株的初步鉴定
2.2.1形态学观察
如图2所示,菌株Y_1形成的菌落呈圆形,不透明,表面隆起、湿润、光滑,边缘整齐,颜色为乳白色,不可在平板上滑动。菌株革兰氏染色呈阳性,细胞呈杆状,有荚膜,有芽孢,有鞭毛。
图2在平板上的生长情况
2.2.2生理生化鉴定
对菌株Y_1进行生理生化实验鉴定,结果见下表。菌株可以分解葡萄糖和麦芽糖,产酸不产气,V-P反应结果为阳性,甲基红和吲哚实验结果为阴性。对比《伯杰氏细菌鉴定手册》[35]关于细菌的描述,菌株Y_1生理生化鉴定的结果基本符合芽孢杆菌的特征,再结合其形态学观察的结果,可以初步将该菌株确定为芽孢杆菌属(Bacillus)。
表菌株Y_1的生理生化特征
2.3 16S rDNA分析
2.3.1 PCR扩增结果
以菌株Y_1基因组DNA为模板,经PCR扩增后得到一条约为1.5 Kb的DNA片段。电泳检测结果如图3所示,在约1 500 bp处有一清晰的条带,符合预期结果。
图3电泳检测结果
2.3.2系统进化树分析
测序后发现菌株Y_1的核苷酸序列共有1434 bp,符合预期。通过同源性比对可以发现,菌株Y_1与芽孢杆菌属相似度最高,选择了在种属水平最接近的19株菌,通过MEGA 6.0软件构建系统发育树,如图4所示。由图可知,菌株Y_1与蜡样芽孢杆菌(登录号:CP011153.1)的同源性高达99%,与苏云金芽孢杆菌(登录号:CP021061.1、CP015250.1、CP015176.1、CM000747.1、017208.1)也具有99%的同源性。结合其形态学观察和生理生化鉴定的结果,可以将菌株Y_1确认为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)。
2.4生长曲线的测定
对菌株Y_1的生长情况做了测定,由图5可知,当菌株培养8 h后进入对数生长期,在20h以后处于稳定生长阶段。在富集培养基中培养10h,当OD≈0.8时,菌种处于对数生长期初期,离心分离菌体制成种子液,用于后续苯酚降解实验。
图5菌株Y_1生长曲线
2.5菌株的降酚特性
2.5.1苯酚浓度标准曲线的绘制
以苯酚浓度为横坐标,以吸光度(λ=510)为纵坐标,绘制苯酚浓度标准曲线。如图6所示。该苯酚浓度标准曲线表明,当波长等于510 nm时,苯酚浓度范围在2~20 mg/L之间,吸光度值Y和苯酚浓度X,满足线性方程Y=0.1456X+0.0089,R2=0.9996,表明二者呈良好的线性关系。
图6苯酚浓度标准曲线
2.5.2苯酚降解曲线
每6个小时取样培养液,测定剩余的苯酚浓度。以培养时间为横坐标,剩余苯酚浓度为纵坐标,绘制苯酚降解曲线。如图7所示,结果表明:培养时间越长,苯酚浓度越低,降解率随之升高。培养到42h时,剩余苯酚浓度为104mg/L,苯酚降解率高达90.5%,说明菌株Y_1具有较强的降酚能力,达到高效降酚菌的标准。
图7苯酚降解曲线
3结论
3.1从绵阳某绝缘材料厂的活性污泥中分离得到4株苯酚降解菌。其中菌株Y_1的降酚能力最强,经分子生物学方法鉴定,初步确定该菌为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)。
3.2生理生化特性表明,当温度在15~40℃、pH值在4.4~10.0以及NaCl浓度在2%~10%时该菌均能良好生长。
3.3降酚特性研究表明,当苯酚初始浓度为1 100 mg/L时,在36 h内,菌株Y_1对苯酚的降解率达到了90%,属于高效降酚菌。
本文分离筛选出一株能高效降解苯酚的菌株Y_1,能在以苯酚为唯一碳源的无机盐培养基中生长,其生长与降酚同步进行。该菌属主要在害虫防治中发挥作用,用于降解苯酚的苏云金芽孢杆菌鲜见报道。菌株Y_1降解苯酚的能力较强,且能很好地适应环境,是一株理想的苯酚降解出发菌株,具有重要的研究价值。