太湖土著藻毒素降解菌群对低浓度微囊藻毒素LR的降解作用与机制

【作者】 丁勤； 刘剀剡； 孙蓉丽； 张娟； 尹立红； 浦跃朴；

【机构】 东南大学公共卫生学院环境医学工程教育部重点实验室；

【摘要】 目的获取太湖土著高效藻毒素降解菌群,分析降解菌群的结构组成、降解藻毒素的特性以及降解的途径和降解产物,为揭示藻毒素降解机制和构建藻毒素降解菌群提供科学依据。方法收集太湖梅梁湾地区蓝藻高发期底泥菌群,进行藻毒素富集驯化获得土著高效藻毒素降解菌群,并分析菌群对微囊藻毒素LR(MC-LR)的最大降解能力;通过16S测序对菌群构成进行分析,利用菌株形态和16S rDNA序列比对对分离的单菌进行鉴定;实验室模拟实际环境污染水体微囊藻毒素LR(MC-LR)浓度,探讨菌群对MC-LR的降解效果和不同温度、PH值、初始MC-LR浓度对降解效率的影响;利用超高效液相色谱串联高分辨质谱(UPLC-TripleTOF)分析鉴定MC-LR降解过程中所产生的中间降解产物,推断可能的降解机制。结果驯化获得土著藻毒素降解菌群THML3,其对MC-LR最大降解速率可达到5.68mg/L/h。在不同驯化阶段,其结构组成不同,放线菌门、γ-变形杆菌丰度持续增加,拟杆菌、厚壁菌门持续降低。其最适降解温度为30℃,最适PH值为7,一定MC-LR浓度范围内,浓度越高降解速率越大,初始浓度为50μg/L时,降解速率最大达到19.09μg/L/h。检测到中间降解产物的质子化离子([M+H]~+)除了已报到的线性MC-LR(1013.666),Adda-Glu-Mdha-Ala(615.339)和Adda(332.220)外,同时检测到Adda-Glu-Mdha(544.2613)、Glu-Mdha-Ala(302.13466)、Leu-MeAsp-Arg(417.24561)、Adda-Glu(461.26461)、Mdha-Ala(173.09207)、MeAsp-Arg(304.16155)、Leu(132.10191)、Arg(175.11895)和C18H30N407(415.21873),可能为Glu-Mdha-Ala-Leu或Mdha-Ala-Leu-MeAsp。结论成功驯化得到土著高效藻毒素降解菌群THML3,其对实验室高浓度和环境相关污染浓度MC-LR均具有强降解能力;温度、PH值和MC-LR初始浓度显著影响其降解速率;菌群THML3降解MC-LR的过程中检测到未从报道的中间产物,完善了已有的降解机制,同时提示可能存在其他的降解方式;菌群THML3能将MC-LR生物活性和毒性表达所必需的基团Adda及其化合物和其他降解中间产物彻底降解,具有生物修复藻毒素污染水体的潜在应用价值。更多还原