【摘 要】
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随着社会和经济的发展,越来越多的塑料产品被应用到人类的生产生活中,特别是一次性塑料产品,而塑料的大量使用对环境造成了严重污染。塑料垃圾的增多给生态环境带来的压力愈发严重。微生物降解作为一种安全、环保的塑料垃圾处理方式,受到人们关注。为缓解塑料垃圾对环境造成的污染,寻找具有塑料降解功能的微生物,本研究以聚乙烯（PE）和聚乙烯醇（PVA）两种塑料为主要研究对象,从泰山南侧被塑料垃圾附着的土壤中分离筛选
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随着社会和经济的发展,越来越多的塑料产品被应用到人类的生产生活中,特别是一次性塑料产品,而塑料的大量使用对环境造成了严重污染。塑料垃圾的增多给生态环境带来的压力愈发严重。微生物降解作为一种安全、环保的塑料垃圾处理方式,受到人们关注。为缓解塑料垃圾对环境造成的污染,寻找具有塑料降解功能的微生物,本研究以聚乙烯（PE）和聚乙烯醇（PVA）两种塑料为主要研究对象,从泰山南侧被塑料垃圾附着的土壤中分离筛选塑料降解菌。分别采用失重率法和染液染色法确定塑料降解菌对PE和PVA的降解能力。通过观察PE塑料表面微观特征、疏水性、官能团以及微生物的定殖情况等指标,进一步验证塑料降解菌对PE塑料膜的降解能力。对得到的新型PVA塑料降解菌进行全基因组测序分析,挖掘其潜在的塑料降解功能基因,为进一步研究其降解机制提供了详细的遗传背景信息,为解决全球塑料污染提供了新的理论依据。本研究的主要结果如下:（1）本研究共筛选得到10株能够以塑料为唯一碳源生长的细菌,分别为2株PE降解菌（芽孢杆菌属和红球菌属）和8株PVA降解菌（短波单胞菌属、金黄杆菌属、红长命菌属、寡养单胞菌属、微小杆菌属等）。选择其中的PE降解菌Bacillus cereus E1、Rhodococcus equi E3和PVA降解菌Chryseobacterium nepalense AC3进行后续降解研究。（2）研究表明培养110 d后,混合菌群Bacillus cereus E1和Rhodococcus equi E3能使纯PE膜和农用地膜表面出现褶皱、裂缝和凹陷等物理变化,显著降低了膜表面的疏水性,改变了塑料原本惰性的化学结构。结果表明混合菌群对纯PE膜和农用地膜的降解率分别为1.56%和5.55%。（3）研究表明PVA降解菌Chryseobacterium nepalense AC3,2周可以使PVA溶液浓度减少7.39%,5周可使PVA溶液浓度减少15.89%。（4）全基因组分析表明Chryseobacterium nepalense AC3的基因组全长为3,989,211bp,平均GC含量为36.90%,编码3,699个基因。本研究构建了AC3的基因组规模代谢网络,其中包含可用于模拟C.nepalense代谢能力的降解相关途径。在AC3基因组中预测了6个PVA降解基因,分别编码吡咯喹啉醌依赖性脱氢酶（PVADH;CDS62）、细胞色素c（CDS3650）、氧化聚乙烯醇水解酶（CDS188和CDS342）和仲醇脱氢酶（CDS1771和CDS3297）。综上所述,从土壤中分离获得的混合菌群Bacillus cereus E1和Rhodococcus equi E3具有PE降解能力,菌株Chryseobacterium nepalense AC3具有PVA降解能力,其基因组中包含与编码降解PVA相关的基因。本研究结果为进一步研究这三株塑料降解菌的降解机制和塑料降解酶的代谢机制提供了理论基础,为解决全球塑料污染提供了新依据,为土壤中塑料垃圾生物降解提供潜在菌种资源。
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