苯酚降解基因的研究现状苯酚的降解基因通常成簇排列,位于大质粒上或染色体上。在好氧菌中,苯酚羟化酶基因是降解苯 酚的关键基因,编码苯酚降解途径的第一个酶,负责 将苯酚转化为邻苯二酚;将邻苯二酚开环裂解为三 羧酸(TCA)产物,是由邻位和间位酶负责的。邻苯二 酚的进一步降解具有不同的途径和酶系统:邻苯二 酚 2,3-双加氧酶 (C23O,间位裂解),或邻苯二酚 1,2-双加氧酶 (CatA,邻位裂解)。这类双加氧酶 (C23O,CatA),分别由 C23O 和 CatA 等双加氧酶基 因编码,它们在不同的降解菌中具有高度的同源性。从白色念珠菌 TL3 中提取出邻苯二酚 1,2-双加氧酶,它具有很高 的耐酚性和高效的降酚性能。它是由 puriWed 酶通 过硫酸铵沉淀,葡聚糖 G-75 凝胶 Wltration 和 HiTrap Q 琼脂糖凝胶柱层析得到。最佳生存温度和 pH 值分 别是 25 °C 和 8.0。对底物分析显示 puriWed 酶是邻 苯二酚 1,2-双加氧酶的一种,邻苯二酚 1,2-双加氧 酶的多肽测序片段和 MALDI-TOF/TOF 总量测定为 BLAST 分析提供了氨基酸序列信息,BLAST 分析结 果显示邻苯二酚 1,2-双加氧酶与从念珠菌中得到 的 CaO19_12036 蛋白质具有高度的同源性。运用功能 性基因分析技术定量评价生物反应器中的苯酚羟 化酶多样性。首先对实验室规模的活性污泥中的细 菌进行苯酚降解遗传多样性的定量分析,用加入苯 酚的合成污水喂养首批顺式流化床,得到的活性 污泥中提取 DNA 基因组,用于主要亚基苯酚羟化 酶(LmPH)基因的保守扩增,并产生克隆库。经过系 统发育分析和9 个月的实时 PCR 分析,LmPH 基因 拷贝总数基本上仍然稳定,但是在修订的苯酚污泥 中,苯酚降解显著变化的同时 LmPH 基因多样性也 50 环境保护与循环经济 在增加,这表明活性污泥中苯酚降解效率取决于所 结合的一些多余物种的活性。在 2001 年分离出睾丸酮丛毛单胞 降酚菌 R5,进一步研究 R5 降解途径的苯酚羟化酶基因(Phc),发现与其他的苯 酚羟化酶基因具有不同的转录调控机制。3 个调节 蛋白参与了转录,其中一个是 NtrC 家族中常见的积 极参与调节其他苯酚羟化酶,另一个抑制 Phc 的错 乱表达,还有一个对 Phc 进行扩增表达。这个细致的 机制使得降酚菌 R5 表现出了相对高的苯酚充氧活 性,同时也表明降解酶的表达模式也将是多样化的, 并可能影响分解行为。从受苯酚污染的水体里分 离出苯酚和甲酚降解假单胞菌,通过苯酚羟化酶 (LmPH) 和邻苯二酚 2,3-双加氧酶的序列分析,同 时依据质粒传染 pheBA 子编码的邻苯二酚 1,2-双 加氧酶和单组分苯酚羟化酶的结构,在表明物种的 菌株和遗传因子的系统分组菌株之间比较 catA 基 因序列,在由 B 遗传因子得到的 P. Xuorescens 菌株 中 LmPHs 和 C23Os 相似,而在 P. mendocina 菌株中 遗传异质性却很明显,由遗传因子 C 和 F 得到的 P. Xuorescens 菌株含有 pheBA 遗传操纵子,由遗传 因子 B 得到的 P. putida 菌株是通过 ortho 途径降解 苯酚的,大多数的这种菌株也检测到这种操纵子,遗 传多样性的代谢基因结合的结果表明几乎没有酚醛 化合物降解的中间路线。将大肠杆菌 S17-1 的 Tn5 转 座子中获得的自杀性质粒作为载体与具有抗生素耐 药性的供体菌的质粒 pAG408 融合,在菌株 HB101 的含有 mob 基因的质粒 pRK600 的帮助下,绿色荧 光蛋白基因 gfp 通过细菌交配转化到受体假单胞菌 中,假单胞菌从受苯酚污染的工业废水中分离得到, 可以降解苯酚,这样就获得了既可以降解苯酚又同 时具有耐药性的工程菌,在紫外光照射下发出明亮 的绿光,这表明将绿色荧光蛋白基因 gfp 融合到假 单胞菌上不会影响它们的降解性能。从炼油厂废水中分离得到醋酸钙 不动杆菌 PHEA-2,在苯酚及苯甲酸的环境中富集 驯化培养,研究表明醋酸钙不动杆菌 PHEA-2 和 NCIB8250 的苯酚羟化酶都属于一个复杂的酶。通过 完整的核苷酸序列,进行 DNA 序列分析表明苯酚羟 化酶的编码基因 (mph) 及其在醋酸钙不动杆菌 PHEA -2 中的下游编码基因与醋酸钙不动杆菌 NCIB8250 中的不同。在醋酸钙不动杆菌 PHEA-2 中 可能存在 mph-ben-cat 基因区。结论从受污染的环境中分离获得高效的酚类物质降 解菌,研究其降解特性,然后应用到含酚等难降解污 染物的废水处理系统中,是难降解污染物的废水处 理的一条有效途径,将这些降解菌应用在处理废水 的生物降解反应器、给水设备系统中遭受污染的地 方和废物倾泻处具有广泛的应用前景。