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1.从哪里分离能够得到降解石油的真菌?如何设计营养配方来分离这样的真菌?

石油的生物降解仍处于研究阶段。


生物修复技术被认为是一种绿色环保、无二次污染、高效、可彻底降解污染物的具有发展前景的石油污染修复方法。研究表明,石油降解菌酶的活性、环境、无机营养、肥料、微生物的类型等对油污染场地的修复起到重要作用。利用石油地质中石油族全组分进行微生物降解分析是一种独特的角度,需要对全族物质做全面解析,前面所述研究中对有对正构烷烃和姥鲛烷,植烷的降解研究,但藿烷,甾烷族成分的图谱解析不易识别,且含量低,研究很少。 

生物降解是指由生物催化的复杂化合物的分解过程。而在石油降解中微生物首先通过自身的代谢产生分解酶,裂解重质的烃类和原油,降低石油的粘度,另外在其生长繁殖过程中,能产生诸如溶剂、酸类、气体、表面活性剂和生物聚合物等有效化合物利于驱油,然后由其他的微生物进一步的氧化分解成为小分子而达到降解的目的。

除了人类活动外,自然界本身也存在着各种形式的石油烃类化合物的扩散,因此能降解高分子量烃类化合物的菌有很多种,目前已知200多种,但绝大多数的降解速率都很低,且石油是一种成分十分复杂的混合物,由上千种有机化合物组成,而一种菌往往只能降解一种特定类型的化合物,所以我们除了要对高效降解菌的筛选鉴定外,还要考虑菌种的组合,用菌群去降解石油,这里就有一个麻烦的问题,菌种之间怎样的组合才是最优的组合,要知道菌与菌之间纯在者各种相互作用,这是一个小的生态系统,因此还需要研究菌落种群的动态变化,这是一个比较复杂的问题。

海洋中最主要的降解细菌属于:无色杆菌属、不动杆菌属、产碱杆菌属、节杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、棒杆菌属、微杆菌属、微球菌属、假单胞菌属以及放线菌属、诺卡氏菌属。在大多海洋环境中,上述这些细菌是主要降解菌,在真菌中,金色担子菌属、假丝酵母属、红酵母属和掷孢酵母属是最普遍的海洋石油烃降解菌。一些丝状真菌如曲霉属、毛霉属、镰刀霉属和青霉属也应被归入海洋降解菌中。土壤中主要的降解菌除了上面提到的细菌种类外,还包括分枝杆菌属以及大量丝状真菌。曲霉属和青霉属某些种在海洋和土壤两种环境中都有分布。木霉属和被孢霉属某些种是土壤降解菌。

到目前这个阶段,尽管未知的降解菌仍然很多,但是对微生物降解石油的具体生化途径都基本清楚,建立了相应的基因库,实际上对于新筛选菌株,可以利用已知的降解基因,在基因库中寻找最接近的基因,从而进一步确认新菌株的功能基因。这里除了我们在课本上学到的,可以用富集培养基的方法筛选想要的菌种之外,还有一种更高效方法:利用PCR技术进行筛选,根据已有的基因库中的功能基因,设计相应的引物,对提取到的如石油样品中的DNA进行扩增,筛选其中是否可能需要的菌株。更重要的是可以用这种方法考察修复环境中菌落多样性,这里只要用PCR扩增,观察基因的多样行即可,这时设计引物要尽可能多地获得不同菌种的有关基因,需要整合许多已知基因设计适用于不同菌种的引物。 其实除了用菌群的方法外,还有通过基因工程的方式构造超级细菌。细菌用来分解石油所用的酶主要存在于质粒上,因此只要将相应的质粒导入到一个细菌中,就可以让它分解所有的石油,事实上早在早在20世纪70年代,就有科学家在同一菌株中植入降解乙烷、辛烷和癸烷,降解二甲苯,降解萘和分解樟脑的4种假单胞茵的不同质粒,由此得到的工程菌具有超常规的能力,能够同时降解脂肪烃、芳烃、萜和多环芳烃,且降解石油的速度快、效率高,在几个小时内能降解完海上溢油中2/3的烃类,而自然菌种则需要用一年多的时间,但质粒容易丢失或转移,遗传稳定性差。


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