[发明专利]一种用于多环芳烃降解的人工混菌体系及其应用方法

说明书

本发明提供了一种用于多环芳烃降解的人工混菌体系及其应用方法，该人工混菌体系包括表达较高多环芳烃羟基化双加氧酶活性的工程菌株大肠杆菌Escherichia coli HY1和表达较高的多环芳烃环裂解双加氧酶活性的工程菌株铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa PH2。将制备好的人工混菌体系应用于含有多环芳烃污染物的菲类培养基中进行生物降解修复，考察诱导剂添加时间、降解天数以及降解环境对人工混菌体系总蛋白表达量和降解多环芳烃效果的影响。结果表明，本发明中的人工混菌体系对菲的降解率最高可达87.92％，与现有技术中野生单菌及野生混菌体系对多环芳烃的降解效果相比，具有良好的降解潜力。

技术领域

本发明涉及一种用于多环芳烃降解的人工混菌体系及其应用方法，属于生物降解领域和人工混菌构建领域。

背景技术

多环芳烃是指分子中含有2个或2个以上苯环的碳氢化合物，如萘、蒽、菲、芘、联苯等，是一种环境中广泛存在且难降解污染物，具有巨大危害，带来的环境污染问题日益突出。微生物可通过代谢的方法对多环芳烃进行降解，在微生物细胞内，经过脱氢、加氧、水解、脱羧等作用，将结构复杂的有机物转化为结构相对简单的物质，最终转变为短链的脂肪酸进入三羧酸循环，分解为无毒无害的CO₂和H₂O，但降解效率不高且对于高分子量的多环芳烃很难彻底降解。随着多环芳烃带来的环境污染问题日益突出，相关研究不断深入，研究的重点已经从一般寻找降解污染物的微生物转入以基因工程技术为基础构建高效降解多环芳烃的基因工程菌株。

随着人工改造规模和复杂程度的不断增加，使得利用单菌且兼容诸多功能成为难题，因为单菌的代谢能力有限，对单细胞改造过多会给菌种带来沉重的代谢负担。构建混菌体系可拓展体系功能进而提高整个体系的代谢能力，但土著微生物没有足够的时间进化出针对人工合成有机物或特殊污染物的高效降解酶体系，有时难以有效降解特定目标。换言之，天然混菌体系的形成往往以生存为目的，难以按照人类的预期实现特定降解目标，且可控性较差。

为解决工程单菌和天然混菌在降解过程中存在的问题，合成生物学正在从设计构建基本功能元件和模块，逐步向着构建混菌体系的方向迈进，合成混菌体系是未来合成生物学研究的重要方向。结合多环芳烃降解人工混菌体系分析，以混菌体系作为研究对象构建目标途径具有三大优势：(1)多环芳烃降解过程中的多个功能基因、辅助基因在不同菌株中表达，使不同菌株功能分工，便于将功能分区、避免功能间的交叉影响，适于同时完成多项复杂工作；(2)人工混菌体系细胞间作用关系动态平衡，对环境波动具有更强适应性和稳定性；(3)不同来源、不同功能的元件和模块可以在不同菌株中构建，既减轻对单菌底盘的代谢负荷，扩大了基因组可改造空间，而且加入新菌或导入新基因可以拓展体系功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于多环芳烃降解的人工混菌体系及其应用方法，使得微生物可以对多环芳烃污染物进行更高效率地降解。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

将表达较高多环芳烃羟基化双加氧酶活性的工程菌株大肠杆菌Escherichiacoli HY1和表达较高的多环芳烃环裂解双加氧酶活性的工程菌株铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa PH2组成人工混菌体系，实现对多环芳烃的高效降解。

本发明涉及的E.coli HY1是按照天津大学于2018-6-18申请的中国专利申请号为2018——201810900749.X，发明名称为“一种降解多环芳烃污染物的大肠杆菌工程菌及其构建方法和应用”公开的降解多环芳烃基因工程菌的构建方法构建的。

本发明涉及的P.aeruginosa PH2是按照天津大学于2018-6-18申请的中国专利申请号为2018——201810900746.6，发明名称为“一种多环芳烃降解工程菌及其工程改造方法和应用”公开的降解多环芳烃基因工程菌的构建方法构建的。