PPCPs类药物卡马西平降解菌株的筛选及降解特性研究

20 08 年中国微生物学会学术年会 PP C Ps 类药物卡马西平降解菌株的筛选及降解特性研究 崔长征 胡洪营* 于亚琦 郭长城 于菌 清华大学环境科学 与系环境生物研 究所 北京 1 0 0 0 8 4 近年来随着检测方法的不断改进 , 国内外研究者在地水 、 污水处理厂的出水 , 甚至饮用水中都能检出药物和个人护理品 (Ph~ ac eu tic al s a n d Pe rs on al c are p r o d u ct s, PPC Ps ) 类污染物 。 该类污染物中的药物活性化合物包括药物和它的活性代谢产物 , 由于对 水环境安全或人类健康有潜在的影响 , 针对 PPC Ps 类污染物的快速检测及其在环境中的迁 移规律 , 尤其对其毒性评价和高效去除的研究日益成为目前关注的热点 。 我国由于人 口基数大 , 人 口密度大 , 每年都会消耗大量的药品和化妆品 , 而且随着畜 牧养殖业的迅速发展 , 兽用药物的使用量也在逐年增长 , 目前我国还是仅次于美国的世界 原料药第二生产大国 , 能够生产的原料药有 14 0 0 多种 , 年生产能力达 80 万吨左右 。 从以 上对 PPC Ps 的生产和使用情况的分析 , 我国环境中 PPCPs 的污染不容忽视 , 然而 国内关于 PPC Ps 研究的相关报道还较少 。 在常见的 PP CPs 化合物中 , 抗生素 、 消炎药 、 抗癫痈药物在各类环境介质中的检出 频率较高 。 其中 , 抗癫痈药卡马西平(C arb am az eP ine , C B z) 由于药效显著 , 常作为治疗癫 痈病和神经痛的首选药物 , 然而卡马西平是持久性的化合物 , 目前传统的污水处理方法 (如 吸附 、 活性污泥 、 生物膜 、 厌氧等方法 ) 不能够有效去除 , 使其被频繁检出 、 且检出浓度 相对较高 , 是目前最受关注的 PPCPs 类污染物之一 。 有研究者将其作为人为影响水环境 的一种指示化合物 , 来评价 PPCPs 的污染状况 。 生物降解是一切有机污染物最重要 、 最基本的环境行为之一 , 同时也对污染物在环境 介质中的迁移 、 生态毒性评价以及有效的治理和修复具有重要意义 。 研究者从苏州某制药 厂的污水处理系统中 , 富集 、 筛选出一株能够以卡马西平为唯一碳源 、 氮源快速生长的菌 株 H丫7 , 该菌株为革兰氏染色阴性 、 球菌 , 通过 Bi of og G N 生理生化鉴定和 16 Sr R N A 、舒rB 基因全序列分析 , H Y- 7 菌株与 A c in eto b ac te ; 属菌株的同源性最高 , 分别为 97 %和 82 % (Ge nB an k 序列号分别为 E U 5 8 0 7 3 7 和 E U 6 8 195 1 ) , 有可能为 A c in et ob ac ter 属的新种 , 暂 命名为A c in e to ba c te r sp H Y- 7 。 Ac in e to ba c ter spp 在自然环境中广泛存在 , 能从水 、 土壤 、 甚至生物体内分离到该属 的 菌株 。 它们能够利用多种碳源 , 在相对简单的培养基中生长 。 一些 Acin eto ba c te ; 的菌株 , 不仅能够降解联苯 、 氯苯 、 原油等有机污染物 , 而且具有去除磷和重金属的能力 , 使该属 的菌株在生物修复中日益受到研究者的广泛关注 。 菌株 HY- 7 在 pH = 6 , 温度 25 一30 ℃下 , 以卡马西平为唯一碳源 、 氮源 , 经 Hr L C 分析 , 在 10 天内能将浓度为 20 m g L 一 , 的卡马西平去除 50 % 。 研究还发现 , 添加微量的碳源 (如 乙醇等 ) 或氮源 (N场C l) 能够促进菌株 H Y- 7 对卡马西平的降解 。 目前国内外还没有纯培 养微生物降解典型药物卡马西平的相关报道 。 筛选的 H Y- 7 菌株 , 为进一步研究 PPCPs 类典 型污染物卡马西平的降解机理提供了 良好的研究材料 , 奠定了坚实的基础 。 崔长征 , 清华大学环境科学与工程系博士后 , 主要研究方向为利用微生物降解水中或 土壤中持久性有机污染物的降解机理及应用研究 ; 水中 PP CP s 类污染物的有效去除研究 ; 20 08 年中国微生物学会学术年会 微生物燃料电池的研究 。 近年来发表的论文有 : 1 . Cul , C h a n g 一 Z h e n g , C hi Z e n g , X ia W a n , D on g C h e n , Jia 一 Y a o Zh an g , a n d Pin g S he n * (2 0 0 8) E ffe c t o fRh a rnn o liPid s o n D e g ra dat io n o f A n thr a c e n e b y T w o N e w ly Iso late d Str a in s , SP hin g o m o n a s sP . 12A an d Ps e u do m o n a s sP . 12B . Jo u ran l o fM ie rob io lo g y B io te elm of o g y , 1 8 : 6 3一6 . (IF = 2 . 0 6 ) 2 . T ian Zh an g , Ch a n gz h e n g Cul , S he n g liC h en * , , H an x i Y an g , Pin g S he n * , (2 0 0 8 ) T he d ire e t e le et ro c at a ly sis o f E se he ri e hia eo li thr o u g h e le e tr o ae tiv at e d e x e re tio n in Ini e ro bia l fu e l e e ll . E le e tr o e he而 stry C o m m u n ie atio n s , 10 : 2 9 3一2 9 7 . (T . Z han g an d c . Z . C u i 共同第一作者)(IF料 . 18) 3 . T ian Z han g , Chan g zh e n g Cul , S hen g liChe n * , Xi n Pin g A i , Hanx i Y an g , Pin g She n an d Zh e n r o n g P en g (20 06)A n o v e l m e di at o rle ss rlil e rob ial fu e lc e llba se d on dire e t b ioc at aly sis o f E se heri ehi a e o li . C he n五e al C o 们。们n u ni eati on s , 2 2 5 7一2 5 9 . (正= 5 . 14 ) C o m m u n ity stru c tu re o f a r c h a e a in th e w a te r c o lu m n a b o v e g a s h yd r a te s in th e G u lf of M e x ie o B in L iu , ’, 2 e uan gh in 砚, 3 凡n即in g W allg , 3 Ry an B e ll, 4 Jo恤 N o翻 s , 5毛m short , 4 an d e h u耐un L Zh an g l l珑p 翻rt m e n t o rM硕n e s e ien e e s , u n iv ers i妙 o r倪ors ia , A 山e n s , 以 3 0印2 , u s^ 2玩s titute or Plan t v云 0 1铭y an d e o u eg e o f 凡od s e ie n ee , Fuj ian A gri e u lture an d Fo r e s卿 U n iv e rs ity, Fu z ho u , 3 5 0 0 0 2 , Chi n a 3众y L咖rat 叼 or M硕 n e B i铭en eti e R esourc es , T七仕d 玩sti tu te o r oc ean o g r aph苏 stat e o ce an ie A d n五n istr a tio n , Xi 别爪en 3 6 1(X) 5 , Chi n a 4 5班 玩tom 丽on a UU n ivers ity o r s o ut h R ori d a , st . Peter sburs , 凡 3 3 7 0 1 , u s^ se en te r ror AP p五叻 Iso t卿stu 由e s , u n iv ersity 可 o eors ia , A 山e n s , G ^ 3肠0 2 , u s^ M iero o rg a n lsm s Play fu n dam e n ta l ro le s in th e e e o syste m o f th e G u lf o f M e x ie o (G OM ) , ye t the ir v ert lc al d istri b u ti o n s al o n g th e deP th e o n ti n u u m o f wate r e o lu nin are n o t w ell kn o w n . hi th is stu d y , w e Pre se n te d the 16 5 r] D N A seq u e n e e s a n d liPid Pro fi le s in th e e o n te x t o f w at e r ehe nti s try t o e har ac te ri z e th e are hae al e o rn r n u n ity s trU c tu re ab o v e a g a s hyd ra te m o u n d (M C 11 8) in G O M . o ur re s u lts sho w e d th a t al l are h ae al seq u e n e e s were re l ate d to u n kn o w n sPe c ie s re Po rte d fro m a v ari ety o f n atu r al e n V ir o n m e n ts . Phylo g e n e ti eal ly , g ro uP ll 一p e ury ar ehae o ta d o而n ate d th e s u ri泊c e w ate r an d 4 00 me te r de Pth (7 4% a n d 5 8% o f to ta l are hae al sP e e ie s , re spe e tiv ely) w here a s the m ari n e gr o u P I 一 Y d o lni n a te d th e b o tto m w a te r (6 1% o f to ta l are hae al spe e ie s) . E stim a te s o f the S ha n n o n in d e x sh o w e d the hig he s t d ivers ity o f Pla n k to n ie 6 8