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刘雨晴1,2,吴挺标3,邓诗静1,2,樊婷婷3,田新朋1,李青连1,4
1. 热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所), 广东 广州 510301;
2. 中国科学院大学,北京,100049
3. 医药健康技术与工程研究所(深圳湾实验室),广东,深圳,518132
4. 广东药科大学生命科学与生物制药学院,广东 广州 510006
LIU Yuqing 1,2, WU Tingbiao 3, DENG Shijing 1,2,
FAN Tingting 3, TIAN Xinpeng 1, LI Qinglian1,4
2. 中国科学院大学,北京,100049
3. 医药健康技术与工程研究所(深圳湾实验室),广东,深圳,518132
4. 广东药科大学生命科学与生物制药学院,广东 广州 510006
1. State Key Laboratory of Breeding Biotechnology and Sustainable Aquaculture(South China Sea Institute of Oceanology), Guangzhou 510301, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3. Institute of Biomedical Health Technology and Engineering (Shenzhen Bay Laboratory), Shenzhen, 518132, China
4. School of Life Science and Biopharmaceutics, Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510006, China
摘要: 聚氨酯(polyurethane, PU)塑料凭借其独特的性质被广泛应用于各行各业,但其海洋环境中的积累产生了大量的微塑料,给海洋生态环境和人体健康带来了严重威胁。本研究从惠州大亚湾海洋沉积物中到一株能够降解PU的菌株SCSIO 85019,经过菌落形态观察和16S rRNA基因序列分析,鉴定为伊朗假单胞菌(Pseudomonas iranensis)。降解性能评价表明,该菌在最小无机盐培养基(minimal salt medium, MSM)平板上可同时降解水性聚酯型聚氨酯 ImpranilTM DLN 和固态聚酯型聚氨酯聚1,4-丁二醇己二酸酯基PU(Poly1,4-butylene adipate-based PU, PBA-PU),分别形成透明圈直径(H)与菌落直径(C)的比值(H/C)为1.6和2.0的显著透明水解圈。在液体MSM培养基中,菌株SCSIO 85019在30℃、pH 7.0条件下培养4天,对 0.1% (v/v) 的ImpranilTM DLN的降解率达到82.04%。以PBA-PU为底物,对菌株SCSIO 85019的降解上清液进行LC-MS分析,鉴定出己二酸、1,4-丁二醇以及4,4'-二氨基二苯甲烷衍生物等5个降解中间体产物,表明该菌可同时水解PBA-PU的酯键和氨酯键。通过胞外酶活实验和基因组生物信息学分析,筛选出3个可能参与PU酯键水解的酯酶(QXI20836.1、QXI21523.1和QXI24368.1)以及氨酯键断裂的1个脲酶(QXI23417.1)和1个蛋白酶(QXI23233.1),并推导了菌株SCSIO 85019降解PBA-PU的可能途径。本研究首次报道伊朗假单胞菌具有聚氨酯降解能力,并对菌株SCSIO 85019的降解特性进行表征,为海洋环境中微塑料的治理提供了菌种资源。