[发明专利]用于多环芳烃菲降解的人工混菌体系及其工程改造方法和应用

说明书

本发明涉及用于多环芳烃降解的人工体系及其工程改造方法和应用，人工混菌体系包括E.coli M123+P.putida KT‑159、E.coli M123+P.putida KT‑AB或E.coli M123+P.putida KT‑ABRI。E.coli M123负责对多环芳烃菲的降解，P.putida KT‑159、P.putida KT‑AB和P.putida KT‑ABRI的功能均为产生生物表面活性剂——鼠李糖脂，鼠李糖脂可以使菲的水溶性和生物可利用性增加，从而使该混菌体系可以对多环芳烃菲污染物进行更高效率地降解。为多环芳烃污染物的降解修复提供了新方法。

技术领域

本发明涉及一种用于多环芳烃降解的人工体系及其工程改造方法和应用，属于生物降解领域和基因工程领域。

背景技术

多环芳烃是一类具有两个或两个以上的有机化合物，如萘、蒽、菲、芘、联苯、三联苯等。环境中的多环芳烃主要来源于不完全燃烧的有机化合物，它们广泛存在于土壤、水体和空气中，而且其中相当的一部分都具有慢性毒性和致癌、致畸、致突变的“三致”作用，对人类健康和生态环境造成了巨大危害，是环境中一类危险而需重点研究的化合物。多环芳烃的修复方法包括物理方法、化学方法以及生物方法等。物理方法例如热脱附法等，只能将环境中的多环芳烃进行空间上的转移而不能改变芳环的结构，无法将多环芳烃彻底去除修复；化学方法修复效果较好，但是成本高，而且化学处理过程中所需的试剂以及过程的中间产物等都有可能对环境造成二次污染；生物修复法相对于前两种方法来说，具有修复彻底、成本低廉及绿色无污染的优点，因此成为近些年来多环芳烃污染治理的研究热点。

生物法修复多环芳烃污染实质上是利用微生物的代谢来将多环芳烃转变成二氧化碳和水的过程。这就导致了一个潜在的问题，虽然微生物可以利用多环芳烃作为生长代谢的底物，但是在环境体系中 (水环境、土壤环境等)，由于多环芳烃水溶性差、疏水性高以及对土壤或空气颗粒有较强的吸附性等特点，使得多环芳烃的生物可利用性很低。针对多环芳烃生物利用性低这个问题，研究人员提出了多种针对多环芳烃的不同修复方法。其中，表面活性剂增强修复是一种有效的手段。表面活性剂由两性分子组成，包括亲水头部和疏水尾部。表面活性剂可以显著提高多环芳烃在水相中的溶解度，以促进多环芳烃的微生物降解。鼠李糖脂是表征最好的生物表面活性剂之一，具有低毒性、高度的生物相容性及生态友好可持续性等优点。

然而，人为地外源添加鼠李糖脂会造成材料成本和人工成本的大大增加，并且鼠李糖脂的原始产生菌——铜绿假单胞菌是条件致病菌，对生态环境和人类健康造成威胁。

发明内容

综上考虑以上内容，我们设计并构建了可以异源表达鼠李糖脂的工程恶臭假单胞菌，并且用该工程菌与我们实验室之前构建的可以降解多环芳烃的工程菌组成了混菌体系(该混菌体系由三种功能不同的工程大肠杆菌组成，分别为E.coli M1、E.coli M2、E.coliM3(相关论文已发表于ACS期刊，可在各大数据库搜索查看，论文题目为：ArtificialConsortium of Three E.coli BL21 Strains with Synergistic Functional Modulesfor Complete Phenanthrene Degradation)，以下将E.coli M1、E.coli M2、 E.coli M3这三种工程菌简称为E.coli M123。该混菌体系可以实现多环芳烃的高效降解。

本发明的技术方案如下：

一类用于多环芳烃降解的人工混菌体系；具体包括三种：

一是E.coli M123+P.putida KT-159；

二是E.coli M123+P.putida KT-AB；

三是E.coli M123+P.putida KT-ABRI。