【摘 要】
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氯霉素(Chloramphenicol,CAP)是酰胺醇类抗生素的一种,其对多种支原体、衣原体以及革兰氏阴性菌均显示较强的抑菌活性,在医疗、畜禽养殖等行业均有广泛应用。CAP能够通过土壤链霉菌合成作用自然产生和富集,通过富集转化进入作为畜禽食物供应的植物中,即使在禁止使用它的国家,食用类动物产品中也存在高水平的污染情况(μg/kg)。CAP在不同的水环境中也被普遍检出。强化去除CAP的研究多集中于
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“鞘脂菌 CAP-1 降解氯霉素的途径与分子机制”(项目号:31870102)
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氯霉素(Chloramphenicol,CAP)是酰胺醇类抗生素的一种,其对多种支原体、衣原体以及革兰氏阴性菌均显示较强的抑菌活性,在医疗、畜禽养殖等行业均有广泛应用。CAP能够通过土壤链霉菌合成作用自然产生和富集,通过富集转化进入作为畜禽食物供应的植物中,即使在禁止使用它的国家,食用类动物产品中也存在高水平的污染情况(μg/kg)。CAP在不同的水环境中也被普遍检出。强化去除CAP的研究多集中于物理化学法上,迄今为止,关于微生物降解CAP的报道相对较少,亟待发掘新的CAP高效降解菌株资源。本文以某制药厂活性污泥为接种源,通过连续富集传代培养,获得一瓶可以高效降解CAP的菌液,经过35次连续传代,该菌液依然保持CAP的高效降解能力,可以将初始浓度为80 mg/L的CAP在36 h内完全降解,在降解7 d后的TOC去除率达到76.57±1.08%,微生物群落分析显示菌液中71.41%的微生物来自红球菌属(Rhodococcus sp.)。从该菌液中分离出一株能够以CAP为唯一碳氮源并高效降解的菌株,通过16S r RNA基因测序,鉴定菌株为Rhodococcus,命名为CAP-2。该菌株在30℃,p H为7.0,OD600 nm为0.003,CAP为唯一碳氮源的条件下,对CAP在42 h内的降解率达到99.61±0.03%。碳源(葡萄糖)加入显著提高菌株对CAP的降解速率,氮源(硝酸铵)加入无明显影响;推测菌株CAP-2对CAP的降解途径为CAP侧链首先被氧化断裂转化为对硝基苯甲醛,其再被氧化为对硝基苯甲酸,之后进一步转化为原儿茶酸进而进入三羧酸循环而最终开环矿化。菌株CAP-2在p H为7.0时降解效果最好;低温及较高盐度条件下菌株依然保持对CAP的高效降解能力。基于全基因组测序分析定位到了负责CAP降解中间产物对硝基苯甲酸转化为原儿茶酸,进一步氧化开环进入三羧酸循环的完整基因簇;以生物炭负载菌株,探究菌株在工程中的应用潜力,通过生物炭对CAP的快速富集及菌株固定化,实现对CAP的高效去除,通过SEM表征观察到菌株密集地负载于生物炭上,研究表明OD600nm=0.01和0.5 g/L生物炭为负载菌株最佳固液比,在1 h内对25 mg/L CAP的去除率高达94%以上,对2 mg/L CAP在1 h内可完全去除;低温下生物炭负载菌对CAP依然保持高效去除效果。该菌株对于CAP分解代谢的分子机制研究以及受CAP污染环境的原位生物修复应用具有巨大潜力。
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