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海洋环境中环烷烃的降解潜力与微生物新功能类群研究

批准号:
42076165
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
崔志松
学科分类:
海洋生态学与环境科学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔志松

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
环烷烃在海底油藏和凝析油中的丰度均较高,其环境效应不容忽视。然而,有关环烷烃的生物降解却鲜有报道。本项目拟通过现场富集实验获得对环烷烃特异响应/降解的培养物,通过扩增子高通量测序研究海洋环境中环烷烃的降解潜力与微生物功能类群的多样性。在实验室内模拟低温、贫营养环境条件,分别以环烷烃、正构烷烃、多环芳烃为唯一碳源和能源从环境样品中富集烃类降解菌群,并通过高灵敏度光氧计监测烃代谢进程。然后,通过比较宏基因组学和宏转录组学分析环烷烃降解菌与其它烃类降解菌在系统发育学、催化关键基因上的差异。最后,通过分离难培养关键微生物的纯培养或单细胞,研究其生理生化特征,获得其基因组图谱。通过该研究,期望从海洋环境中获得对环烷烃特异响应/降解的新功能微生物,揭示它们与贫营养的海洋γ变形菌纲(Oligotrophic Marine Gammaproteobacteria)在系统发育上的关系,发现新的功能基因资源。
英文摘要
The abundance of cyclic alkanes (c-alkanes) is relatively high both in subsurface hydrocarbon reservoirs and condensates. They pose significant risk to the marine ecosystems for their obvious toxicity. However, little is known about the biodegradation of c-alkanes. In this study, we plan to enrich the c-alkanes-degrading consortia from various marine samples on board, and determine the degradation potential of c-alkanes and biodiversity of functional microbes through the construction of amplicon library and high throughput sequencing. Moreover, another experiment is designed to grow different hydrocarbon-degrading consortia under the environment relevant conditions (low temperature and oligotrophic) in the lab. The respiration of hydrocarbons is monitored through a high-sensitive fiber-optic oxygen meter. Then, the difference of key players and functional genes is analyzed between c-alkanes-degrading consortia and n-alkanes/aromatics-degrading consortia through comparative metagenomics and metatranscriptomics. Finally, we plan to isolate several pure cultures/single cells of uncultured key microbe, study their physiological features, and obtain the complete genomes of the isolates. In this study, we expect to reveal the degradation potential of c-alkanes in the marine environment, discover new functional microbes responding specifically to c-alkanes, determine the phylogenetic relationship between the emerging functional microbes and Oligotrophic Marine Gammaproteobacteria, and explore new genetic resources which is promising in the clean-up of c-alkanes.
环烷烃是海底油藏和凝析油中的重要成分,其难降解和高毒性特性使其在海洋环境中的影响不可忽视。然而,目前针对环烷烃的微生物降解机制和代谢群落研究相对有限。本研究发现,环烷烃的生物降解主要发生在中国边缘海较冷的海水环境(10–20°C),其中嗜冷且未培养的微生物类群是其降解的主要驱动者。这一发现揭示了环烷烃在海洋环境中的归宿,为低温环境下的特殊海洋溢油生物修复提供了理论支持。通过采用拉曼激活细胞分选(RACS)等综合交叉技术,研究发现了一种新的未培养海洋细菌——C1-B045属。该细菌是首个明确能够消耗典型环烷烃MCH的海洋细菌。研究进一步揭示了寡营养海洋γ-变形菌群体中未培养物种在环烷烃代谢中的关键作用,深化了对海洋环烷烃命运的认识。这些细菌及其相关酶在寒冷海洋环境中的油污染治理中具有潜在应用价值,为解决环境污染问题提供了新思路。
解环菌中荧蒽降解途径的解析及其与海杆菌协同降解荧蒽的分子机制研究
海洋专性解烃菌Cycloclasticus spp.的代谢特性及协同降解高分子量多环芳烃的研究
  • 批准号:
    40906062
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    崔志松
  • 依托单位:
国内基金
海外基金