刘付敏1, 2, 孙翠慈1, 田新朋1, 殷建平1, 陈蕾4, 梁童茵1, 3, 张煜航1, 孙红岩2, 董俊德1, 凌娟1
2. 华南农业大学 海洋学院, 广东 广州 510642
3. 中国科学院大学, 北京 100049
4. 交通运输部水运科学研究院, 北京 100088
LIU Fumin1, 2, SUN Cuici1, TIAN Xinpeng1, YIN Jianping1, CHEN Lei4, LIANG Tongyin1, 3, ZHANG Yuhang1, SUN Hongyan2, DONG Junde1, LING Juan1
2.College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4. China Waterborne Transport Research Institute, Beijing 100088, China
摘要: 为探究海洋来源微生物对聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)的生物转化特征及PET结晶度对其作用效果的影响, 从海南三亚湾海草床沉积物中分离获得菌株SCSIO 43976, 并结合16S rRNA基因序列分析进行菌株鉴定。采用熔融-低温冷淬方法对废PET瓶片进行预处理, 降低其结晶度, 设置原始PET和低结晶度PET培养体系, 经60d培养后, 通过失重率、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱和傅里叶变换红外光谱分析PET材料变化, 并结合转录组和非靶向代谢组解析菌株响应特征。结果表明, SCSIO 43976与中慢生根瘤菌Mesorhizobium qingshengii CCBAU 33460T的16S rRNA基因序列相似度为97.09%, 鉴定为Mesorhizobium sp. SCSIO 43976。熔融-低温冷淬处理使PET结晶度由31.75%降至7.05%。培养60d后, 低结晶度PET接菌组(T1)失重率为1.33%±0.30%, 明显高于原始PET接菌组(T2)的0.112%±0.174%; 同时T1组PET表面出现裂纹、凹陷和片层剥离, 并伴随分子量及特征化学结构变化。转录组分析显示, T1组与对照组相比获得950个差异表达基因, 主要涉及芳香族化合物降解等通路, 并检出pcaG、pcaH、pcaC及glcD、glcE、glcF、glcB等分别参与芳香族化合物转化和乙二醇代谢的功能基因。代谢组分析显示, T1与T2间筛得129个差异代谢物, 主要涉及多环芳烃降解等相关通路, 并检出与对苯二甲酸转化相关的代谢物C06318及乙二醇代谢产物1,4-二氧六环-2,5-二醇。结果表明, Mesorhizobium sp. SCSIO 43976具有废PET瓶片生物转化潜力, 降低PET结晶度可能其介导的材料转化及相关产物代谢, 为低结晶度预处理强化PET微生物转化提供了依据。