睾丸酮丛毛单胞菌3α-HSD/CR对萘和菲的降解

【作者】 李鑫； 赫法贵； 郑瑞； 崔继哲；

【机构】 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院；

【摘要】 睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)是一种严格需氧的革兰氏阴性杆菌,对不同环境具有很好的生态和生理适应性,其广泛栖居于土壤环境中,能以类固醇如睾丸酮、孕酮等为唯一碳源和能源,完全消化这类底物并因此而得名。睾丸酮丛毛单胞菌对多环芳烃(PAHs)等污染物也有很好的降解效果,该菌中的3α-HSD/CR(3α-羟类固醇脱氢酶/碳酰基还原酶)是分解代谢类固醇、多环芳烃等过程中的关键酶,但自然菌种中,该酶的编码基因hsdA的表达量甚微,很难达到应用于环境修复的目的。我们的研究发现,高表达hsdA的重组工程菌株具有高效降解萘和菲,显著降低菲对拟南芥毒害的作用,显示其具有用于实际环境污染修复的潜力。分别将对数生长期的野生菌和工程菌接种到含萘和菲50mg/L的液体无机盐培养基中,二者对萘和菲的降解随时间增长而增强,但在整个降解过程中,工程菌的降解能力都显著高于野生菌;96h时降解效率最高,工程菌对萘的降解效率达到92.77%,野生菌为67.95%;对菲的降解效率工程菌也显著高于野生菌。对20d龄的拟南芥茁进行2mM菲胁迫,同时分别加入相同浓度的野生菌和工程菌。72h后,菲胁迫下拟南芥出现黄化、坏死的状况,SOD和MDA的含量显著上升;而加入睾丸酮丛毛单胞蔺后,植株黄化减弱,SOD和MDA显著降低,并且工程菌的作用更为明显。工程菌通过对菲的降解,有效降低了较高浓度菲胁迫下ROS对拟南芥的伤害。对睾丸酮丛毛单胞菌中hsdA基因的表达进行ELISA检测,在无胆固醇诱导下,野生菌的3α-HSD/CR量只有2.1μg/mg,诱导后3α-HSD/CR达到10.3μg/mg;而工程菌在无诱导时,其3α-HSD/CR蛋白量就高达19.1μg/mg,诱导后3α-HSD/CR蛋白量为20.9μg/mg,都显著高于野生型菌。ELISA检测结果表明hsdA的表达与该菌对PAHs的降解作用一致。有必要深入研究该工程菌中hsdA的表达调控对PAHs降解的影响,以提高该工程菌在现实环境中更好发挥修复多环芳烃污染的作用。更多还原