本文關(guān)鍵詞：細(xì)菌好氧降解多環(huán)芳烴上游途徑基因多樣性研究

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【摘要】：在好氧條件下多數(shù)細(xì)菌利用一套相似酶系統(tǒng)(pah ABCDEF)完成各類PAHs的上游降解過(guò)程,目前對(duì)編碼這些酶的基因的多樣性缺少系統(tǒng)的研究。本文對(duì)功能明確的PAHs羥基化雙加氧酶(pah A)與芳烴羥基化雙加氧酶(Arh A)在進(jìn)化上的關(guān)系進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上收集了數(shù)據(jù)庫(kù)中所有的pah A與相關(guān)的Arh A的全長(zhǎng)序列并基于加氧酶α亞基(A3)構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),界定了pah A在Arh A的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上所處的范圍,研究了pah A的多樣性。研究表明pah A3在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上可以分為兩類,分別為來(lái)自變形菌門與放線菌門的PAHs降解菌。在pah A3的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的大部分分支存在功能明確的pah A,處于同一分支的pah A通常來(lái)自親緣關(guān)系密切的PAHs降解菌且具有相同的底物范圍,少數(shù)未經(jīng)功能驗(yàn)證的pah A分支代表了新類型的pah A。pah A中電子傳遞蛋白存在多個(gè)起源,其中在pah A3系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的多個(gè)分支中存在的Rubredoxin類型的氧化還原蛋白在已有的研究中被忽略了。本研究中還發(fā)現(xiàn)pah A中同一類型的電子傳遞蛋白也可能具有不同的起源,一些pah A的電子傳遞蛋白來(lái)源于其它Arh A。本研究利用功能明確的pah BCDEF檢索并收集了數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)的基因,利用pah A作為PAHs降解菌的標(biāo)記基因?qū)@些pah BCDEF進(jìn)行了注釋,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)以研究它們的多樣性。結(jié)果表明,pah BCDEF的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)及pah A3系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的各個(gè)分支一一對(duì)應(yīng)。pah BCF在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上存在多個(gè)起源且與一般芳烴降解過(guò)程中的相應(yīng)基因有關(guān)。pah DE與其他芳烴降解過(guò)程基因無(wú)關(guān),在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上有著單一起源。pah D只出現(xiàn)在變形菌門的PAHs降解菌中,而所有PAHs降解菌中都有共同起源的pahE,這表明pahE可以作為PAHs降解菌的標(biāo)志基因。本研究對(duì)各類PAHs降解基因的組織方式進(jìn)行了比較,研究發(fā)現(xiàn),PAHs降解基因在基因組上有著高度多樣的組織形式,在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上處于同一分支的pah ABCDEF基因在基因組上通常處于相同的基因簇中,反之亦然。通過(guò)全基因組比較,本研究清晰的呈現(xiàn)了許多細(xì)菌中PAHs降解基因簇整體的水平轉(zhuǎn)移。利用pahE作為標(biāo)記基因并結(jié)合基因組比較,本研究預(yù)測(cè)了兩類新的pah A。其中一類pah A來(lái)自于α變形菌綱,在進(jìn)化上與典型的聯(lián)苯羥基化雙加氧酶基因關(guān)系密切,這類pah A中有兩個(gè)酶在曾被證實(shí)能夠催化PAHs羥基化反應(yīng)。另一類pah A來(lái)自Burkholderiales,在這些菌株中pah BCDEF均與已知變形菌門的PAHs降解菌中相應(yīng)基因有著共同的起源,但pah A卻與放線菌門的pah A更加接近。
【關(guān)鍵詞】：PAHs 上游降解途徑 基因多樣性 基因組織方式
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X172
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-33
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-31
• 1.2.1 微生物降解PAHs研究概覽10
• 1.2.2 PAHs好氧降解細(xì)菌概覽10-13
• 1.2.3 PAHs好氧降解途徑概覽13-24
• 1.2.4 PAHs降解途徑中的酶與基因概覽24-29
• 1.2.5 基因組時(shí)代的PAHs降解研究29-30
• 1.2.6 現(xiàn)有研究總結(jié)30-31
• 1.3 本研究的研究目的、內(nèi)容與主要貢獻(xiàn)31-33
• 1.3.1 研究目的31
• 1.3.2 各章內(nèi)容簡(jiǎn)介31-32
• 1.3.3 整體技術(shù)路線32
• 1.3.4 本研究的主要貢獻(xiàn)32-33
• 第2章 數(shù)據(jù)收集與處理方法33-47
• 2.1 數(shù)據(jù)收集的方法33-34
• 2.2 與本研究中PAHs降解基因相關(guān)的菌株信息34-46
• 2.3 系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建方法46
• 2.4 基因組比較與基因注釋46-47
• 第3章 PAHs羥基化雙加氧酶基因的多樣性47-65
• 3.1 芳烴羥基化雙加氧酶基因的多樣性47-53
• 3.1.1 功能明確的芳烴羥基化雙加氧酶基因的多樣性47-49
• 3.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)中芳烴羥基化雙加氧酶基因的多樣性49-50
• 3.1.3 與現(xiàn)有Arh A的分類體系的比較50-53
• 3.2 PAHs羥基化雙加氧酶基因（pahA）的多樣性53-59
• 3.2.1 第1類pahA中加氧酶基因多樣性53-56
• 3.2.2 第2類pahA中加氧酶基因多樣性56-59
• 3.3 pahA中電子傳遞蛋白基因多樣性及與加氧酶組分在進(jìn)化上的聯(lián)系59-64
• 3.4 本章小結(jié)64-65
• 第4章 PAH降解上游途徑中基因的多樣性65-82
• 4.1 pahB基因多樣性65-67
• 4.2 pahC基因多樣性67-72
• 4.3 pahD基因多樣性72-73
• 4.4 pahE與E’基因多樣性73-76
• 4.5 pahF與pahF’基因多樣性76-78
• 4.6 不同基因多樣性比較及在進(jìn)化上的關(guān)系78-81
• 4.7 本章小結(jié)81-82
• 第5章 PAHs降解基因在基因組中組織方式82-95
• 5.0 本章引言82-83
• 5.1 Pseudomonas中PAHs降解基因的組織方式83-85
• 5.2 Burkholderiales中PAHs降解基因的組織方式85-87
• 5.3 Sphingomonadaceae中PAHs降解基因的組織方式87-88
• 5.4 變形菌門中其他PAHs降解基因的組織方式88-90
• 5.5 Rhodococcus及相關(guān)菌屬中PAHs降解基因組織方式90-92
• 5.6 Mycobacterium及相似菌屬中PAHs降解基因的組織方式92-93
• 5.7 PAHs降解基因的組織方式的多樣性與基因多樣性之間的關(guān)系93-94
• 5.8 本章小結(jié)94-95
• 第6章 新PAHs降解菌與基因預(yù)測(cè)95-102
• 6.1 α變形菌綱中新PAHs降解菌與降解基因96-98
• 6.2 Burkholderiales中新PAHs降解菌與降解基因98-101
• 6.3 本章小結(jié)101-102
• 第7章 結(jié)論與建議102-105
• 7.1 結(jié)論102-103
• 7.2 需進(jìn)一步開(kāi)展的工作103-105
• 參考文獻(xiàn)105-120
• 致謝120-122
• 附錄A PAHs及其他芳烴的中英文名對(duì)照、縮寫122-124
• 附錄B PAHs降解上游途徑中間代謝產(chǎn)物編號(hào)及中英文名對(duì)照124-132
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果132

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3 臧瑞玲;胡曉芳;印春生;蔡偉民;王艷;;農(nóng)田土壤中辛基酚聚氧乙烯醚降解菌的分離[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2006年04期

4 吳智誠(chéng);佘晨興;馬秀玲;陳盛;;機(jī)油降解菌的分離、篩選和鑒定[J];福建輕紡;2006年10期

5 秦華;林先貴;尹睿;陳瑞蕊;張華勇;王俊華;;接種降解菌對(duì)土壤中鄰苯二甲酸二異辛酯降解的影響[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào);2006年06期

6 張祥勝;熊濤;;烴降解菌研究進(jìn)展及低能離子束應(yīng)用于誘變育種的設(shè)想[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年32期

7 劉艷鋒;周作明;李小林;荊國(guó)華;方柏山;;芘降解菌的分離純化及其降解性能測(cè)定[J];華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

8 王基成;張秀霞;房苗苗;吳偉林;趙朝成;魯軍;;兩株吡啶降解菌的分離與鑒定[J];生態(tài)環(huán)境;2008年01期

9 張秀霞;王基成;吳偉林;房苗苗;魯軍;;一株喹啉降解菌的分離與鑒定[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

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1 臧瑞玲;魯春輝;胡曉芳;印春生;蔡偉民;王艷;;非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚降解菌的分離[A];第二屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2004年

2 D．J．Vaccal;W．F．Bleam;W．J．Hickey;霍煒潔;于江;;土壤中腐植酸吸附菲的降解菌的分離[A];第六屆全國(guó)綠色環(huán)保肥料新技術(shù)、新產(chǎn)品交流會(huì)論文集[C];2006年

3 王榮;張穎;任瑞霞;李慧;王新新;史榮久;徐慧;;利用載體吸附富集方法篩選土壤中芘降解菌的研究[A];第十次全國(guó)環(huán)境微生物學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2007年

4 趙平芝;李小會(huì);張玲;朱曉飛;王睿勇;;溴甲烷降解菌的富集培養(yǎng)和分離篩選[A];2008年中國(guó)微生物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2008年

5 李體文;魏朝俊;賈臨芳;趙建莊;;丙環(huán)唑降解菌篩選的初步研究[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

6 趙東岳;李勇;丁萬(wàn)隆;劉敏;;人參自毒物質(zhì)降解菌的篩選及其降解特性的初步研究[A];海峽兩岸暨CSNR全國(guó)第十屆中藥及天然藥物資源學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

7 趙野;鄧新平;胡國(guó)勝;;土壤中乙草胺降解菌的培養(yǎng)和篩選[A];慶祝重慶市植物保護(hù)學(xué)會(huì)成立10周年暨植�？萍颊搲撐募痆C];2007年

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2 袁軍;印度洋深海多環(huán)芳烴降解菌的多樣性分析及降解菌新種的分類鑒定與降解機(jī)理初步研究[D];廈門大學(xué);2008年

3 許敬亮;多菌靈降解菌的分離、鑒定及其降解特性研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

4 馬靜;多環(huán)芳烴降解菌的篩選、降解機(jī)理及降解性能研究[D];大連理工大學(xué);2013年

5 侯穎;芳氧苯氧丙酸類和氯乙酰胺類除草劑降解菌的分離鑒定、降解基因克隆表達(dá)及其代謝途徑研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

6 宋立超;鹽土多環(huán)芳烴降解菌篩選分離及其污染修復(fù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

7 駱苑蓉;多環(huán)芳烴降解菌的降解特性與降解途徑研究[D];廈門大學(xué);2008年

8 劉新;有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑降解菌的誘發(fā)、分離與降解效果研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2002年

9 王云慧;海帶抗褐藻酸降解菌感染反應(yīng)的生物學(xué)特征研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2006年

10 田蘊(yùn);海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴污染的微生物修復(fù)作用研究[D];廈門大學(xué);2002年

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1 趙永斌;3種四環(huán)素類抗生素降解菌的篩選及降解特性的研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 呂勃熠;芳香烴降解菌的分離、鑒定及性質(zhì)研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 鄭瑞雨;渤海灣中柴油降解菌的降解性能及其固定化研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 張順;二氯喹啉酸降解菌篩選、鑒定和應(yīng)用研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

5 黃現(xiàn)恩;幾株微囊藻毒素降解菌和溶藻菌的分離鑒定及作用效果[D];蘇州大學(xué);2015年

6 賀艷艷;紅樹(shù)林沉積物中磺胺間甲氧嘧啶（SMMX）降解菌的篩選及其降解性能研究[D];廣東海洋大學(xué);2015年

7 高悅;固定化原油降解菌的制備及其降解特性研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 孫國(guó)強(qiáng);固定化降解菌Pseudomonas sp.DNB-S1對(duì)DBP污染土壤修復(fù)的研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

9 段淑偉;鄰苯二甲酸二丁酯降解菌DNB-S1的篩選和其酶制劑的初步應(yīng)用[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

10 溫榮提;尼古丁降解菌Pusillimonas sp.T2的篩選、鑒定、降解特性及代謝途徑的初步研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

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