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                      煙台海岸帶所在硝基芳香汙染物微生物降解機制方面取得新進展

                        硝基芳香化合物是一類重要的化工原料,廣泛應用于醫藥、農藥、染料、殺蟲劑等化工産品的生産。該類化合物大多具有較高的毒性,在食物鏈中具有富積和放大效應,對人體具有致畸、致癌、致突變等性質,嚴重威脅人類健康。2,6-二溴-4-硝基酚(2,6-dibromo-4-nitrophenol,2,6-DBNP)是一種典型的鹵代硝基酚。溴和硝基的吸電子特性導致苯環的電子雲密度大大降低,使2,6-DBNP不易發生化學反應,難以受到氧化攻擊,很難被降解,並持久危害生態環境和人類健康。衆所周知,微生物在有機汙染物的降解過程中起著關鍵的作用。但是,至今還未見微生物被報道能夠降解2,6-DBNP。 

                        中國科學院烟台海岸带研究所“海洋环境微生物与生物技术”团队近期筛选到一株能够利用2,6-DBNP作为唯一碳源、氮源和能源生长的细菌(Cupriavidus sp. strain CNP-8)。团队结合基因组、转录组、和RT-qPCR分析鉴定了CNP-8菌株中参与2,6-DBNP代谢的基因簇(hnpABCD)。对参与代谢的关键酶HnpA、HnpB和HnpC进行了表达、纯化簣D定,发现FADH2依赖的单加氧酶(HnpA)在黄素还原酶(HnpB)协助下能顺序催化2,6-DBNP的脱硝基和脱溴反应生成6-溴-偏苯三酚(6-bromohydroxyquinol, 6-BHQ);HnpC催化6-BHQ双加氧反应开环,随后由马来酰乙酸还原酶(HnpD)进一步降解进入三羧酸循环。基因敲除和互补揭示hnpA基因是菌株CNP-8降解2,6-DBNP必需的基因。该研究首次报道微生物降解2,6-DBNP的过程和分子机制,研究结果近期发表在国际著名学术期刊Journal of Hazardous Materials(1区 Top,IF=6.434)。 

                        該團隊長期致力于有機汙染物微生物降解的分子機理和修複研究。團隊前期還首次從分子、生化和遺傳學水平上揭示微生物降解2-氯-5-硝基酚(Frontiers in Microbiology, 2017, IF=4.019)和3-甲基-4-硝基酚(Frontiers in Microbiology, 2016, IF=4.019)等典型硝基酚類汙染物的分子機制。團隊開發了自主知識産權的汙染物修複菌劑,對三種有機磷農藥降解産物:4-硝基酚(甲基對硫磷産物)、3-甲基-4-硝基酚(殺螟松産物)和2-氯-4-硝基酚(異氯硫磷産物)複合汙染土壤開展了微生物修複,修複菌劑在8-16天能完全降解三種硝基酚汙染物(50 ppm)。此外,分子生態學研究表明生物增強不會影響土著微生物生態系統(Scientific Reports. 2017, IF=4.122)。團隊近期系列研究成果填補了微生物對2,6-二溴-4-硝基酚、2-氯-5-硝基酚、3-甲基-4-硝基酚等海岸帶典型硝基酚汙染物代謝機理方面的空白,揭示了這些汙染物的環境歸屬,爲修複這類高毒性汙染物汙染環境提供了理論基礎簣D夹g支持。 

                        胡曉珂研究員爲以上系列研究的通訊作者,闵軍助理研究員爲第一作者,研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中科院前沿重點、煙台市科技發展計劃、微生物代謝國家重點實驗室開放基金等項目的支持。

                      1. 微生物降解2,6-DBNP的過程和分子機理

                      2. 微生物降解2--5-硝基酚分子機理

                        3. 微生物降解3-甲基-4-硝基酚分子機理 

                        論文链接: 

                        1.     https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389418307490 

                        2.     https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.01778/full 

                        3.     https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2016.00791/full 

                          4.     https://www.nature.com/articles/s41598-017-06436-0



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