深海塑料降解真菌的多样性及一株深海真菌耐盐枝孢Cladosporium halotolerans 6UPA1降解水性聚氨酯的机制初探

来源 :自然资源部第三海洋研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangyuchao
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以三种常见的塑料类型(聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))为底物,利用东太平洋深海沉积物样品进行塑料降解真菌的富集培养。结果显示,塑料富集的样品与对照组原沉积物样品中的真菌群落结构存在差异,且随着富集时间的延长,同一种塑料富集样品中真菌菌群的α多样性(物种丰富度和Simpson多样性)产生显著差异。OTU韦恩图显示,原沉积物与三种塑料第一轮富集的共有OTU数目普遍多于与第二轮富集的共有OTU数目,并且无论是第一轮还是第二轮富集,PS和PET富集菌群之间的共有OTU数目总是比它们各自与PU富集菌群之间共有的OTU数目更多。β多样性对比分析也表明PS和PET富集菌群之间的真菌群落并无显著性差异。真菌qPCR定量分析的结果显示在第二轮富集后只有PU富集样品中的真菌丰度显著高于原沉积物。使用FUNGuild进行真菌分类单元的功能预测,结果显示所有样品的真菌群落均主要由腐生菌组成,并且PS和PET富集样品中的各种真菌生态类型的相对丰度无显著性差异,而PU富集样品则与前两者均存在显著性差异。OTU网络图表明与PS和PET富集菌群相比,PU富集菌群中的不同OTU的相互作用关系更为致密,并且形成相互关系的OTU生态类型也要比PS和PET富集菌群更多。ANOVA分析说明塑料种类的不同比延长培养时间更能对真菌群落的α、β多样性造成显著影响。从PU富集菌群分离到一株高效的PU降解真菌耐盐枝孢菌Cladosporium halotolerans6UPA1。该菌株可在以水性PU(Impranil DLN)为底物的平板上生长,且在菌落周围形成明显的透明圈。该菌株以5%的接种量接种至0.3%(V/V)水性PU的无机盐培养基中,28℃培养3天后,PU降解率接近100%。以水性PU为唯一碳源对菌株的生长呼吸产CO2进行测定,结果显示CO2产气量在四周之内持续增加,说明该真菌菌株可以代谢矿化PU进行生长。对菌株降解PU的培养液进行红外光谱分析,结果显示代表酯键羰基C=O伸缩振动的吸收(1,733cm-1)基本消失,提示菌株对PU的降解涉及酯键的水解。对Cladosporium halotolerans6UPA1菌株的PU降解酶进行初步的酶学性质研究,结果表明,菌株所产的PU降解酶为胞外诱导型,该酶催化的最适反应温度为40℃,最适pH为6.0。在pH小于4或者大于8的条件下孵育1h后,酶活基本丧失。典型的丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF对酶活具有明显的抑制效果,而金属酶抑制剂EDTA和半胱氨酸水解酶抑制剂碘乙酸均对酶活无影响。菌株的粗酶液具备酯酶和脲酶活性力,而无蛋白酶活性。综上所述,我们的研究结果证实了深海沉积物中蕴含着多样的塑料降解真菌资源,并且成功获得一株可降解水性PU的深海真菌Cladosporium halotolerans6UPA1。
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