不同类型塑料降解菌的筛选及降解机理初探.pdf

摘 要 摘 要 随着人类社会的进步与发展，为提高粮食产量及人类生活质量，塑料产品应运而 生，但塑料产品的大量应用也对环境造成严重污染。此外，一次性塑料产品的广泛使 用，废弃塑料给环境带来的压力愈发严重。为缓解废弃塑料对环境造成的污染，本研究 以聚乙烯和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯 （PBAT ）两种塑料为主要研究对象，从长期存 在塑料的环境中分离筛选塑料降解菌，采用失重率法判定潜在塑料降解菌的降解能力， 通过观察塑料降解前后表面微观特征的改变情况、表面疏水性的变化以及表面是否产 生新的含氧官能团等，进一步验证潜在塑料降解菌对塑料的降解能力，最后对得到的 高效塑料降解菌进行全基因组测序分析，挖掘其潜在的塑料降解分子机制，以期为塑 料的微生物降解提供理论依据。本研究的主要结果如下： （1）共分离筛选到123 株能够在以塑料为唯一碳源的培养基中生长的细菌。这些细菌 主要属于假单胞菌属、芽孢杆菌属、肠杆菌属、苍白杆菌属、微杆菌属和金黄杆菌属等。 （2 ）潜在塑料降解菌株Pseudomona knackmussii N1-2 和Pseudomonas aeruginosa RD1- 3 使聚乙烯和PBAT 两种塑料地膜的表面在降解8 周后出现大量沟壑、坑洞及褶皱等现 象，且显著降低塑料表面疏水性，同时能向稳定且惰性的塑料化学结构中引入氧元素。 菌株N1-2 对聚乙烯的降解率为5.95 ± 0.03%，对PBAT 的降解率为6.49 ± 0.01% ；菌株 RD1-3 对PBAT 的降解率高达6.88 ± 0.06%，对聚乙烯的降解率为3.62 ± 0.32% 。菌株 N1-2 可使培养基pH 降低。 （3 ）菌株P. knackmussii N1-2 和P. aeruginosa RD1-3 的基因组全长分别为6,095,635 bp 和6,397,159 bp，G + C%含量分别为65.65%和66.42%，分别编码5,612 和5,818 个基 因，与塑料代谢相关通路相关的编码基因分别为102 个和91 个，这些通路主要为氯烷 和氯烯烃的降解、氯代环己烷和氯苯的降解、多环芳烃降解、二恶英降解通路等。单加 氧化酶、双加氧酶和羟化酶具有塑料降解潜力，菌株N 1-2 的基因组中编码这些酶的基 因分别为6、14 和6 个，在菌株RD1-3 基因组中分别为7、12 和1 个。 综上所述，菌株P. knackmussii N1-2 和P. aeruginosa RD1-3 具有较高的塑料降解能 力，其基因组包括具有编码降解塑料相关的基因。本研究结果不仅为进一步研究这两 株高效塑料降解菌的降解机制和塑料降解酶的代谢机制提供了理论基础，同时还为环 境中废弃塑料的生物降解提供潜在的菌种资源。 关键词：聚乙烯；PBAT；微生物降解；全基因组测序 I 目 录 目 录 摘 要I ABSTRACT II 第一章 文献综述 1 1.1 塑料简介 1 1.1.1 聚乙烯 1 1.1.2 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT ） 2 1.2 塑料污染概况 2 1.2.1 塑料污染的现状 2 1.2.2 塑料的危害 3 1.3 塑料降解研究现状 4 1.3.1 国外研究现状 5 1.3.2 国内研究现状 7 1.4 微生物降解塑料的表征方法 8 1.5 研究内容与意义 8 1.5.1 研究内容 8 1.5.2 研究意义 9 1.6 技术路线 9 第二章 不同类型塑料降解菌的分离筛选与鉴定 10 2.1 引言 10 2.2 试验材料 10 2.2.1 供试塑料