基于细胞特征和转录组分析,不同刺激剂增强[a]皮林降解的机制和潜在应用
Guanghong Xie1, Guotao Chen1, Meng Yuan1
1School of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou, 510006, PR China.
使用酵母 (YEMs) 和乳杆菌 (LPS) 废液进行生物刺激,显著增强了本佐[a]烯 (BaP) 通过 Bacillus subtilis. 这些刺激剂促进了细菌的生长,修复和特定的代谢途径,以改善生物修复.
科学领域:
- 环境微生物学 环境微生物学
- 生物修复是一种生物修复.
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 甲 (BaP) 是一种持久性,致癌性有机污染物,需要有效的补救策略.
- 生物刺激提供了一种有希望的方法来增强像BaP这样的污染物的微生物降解.
- 细菌MSC4表现出BaP降解能力,作为生物刺激研究的模型生物体.
研究的目的:
- 为了研究两个发酵废物液体的有效性,酵母Yarrowia lipolytica细胞外代谢物 (YEMs) 和Lactobacillus plantarum发酵废物溶液 (LPS),作为BaP降解的生物刺激剂.
- 阐明由YEMs和LPS诱导的增强BaP生物降解背后的细胞和分子机制.
- 为了比较YEMs和LPS在BaP生物修复过程中对Bacillus subtilis MSC4的独特和共同影响.
主要方法:
- 用本佐[a]烯 (BaP) 培养Bacillus subtilis MSC4,并评估具有和没有YEM和LPS的降解百分比.
- 生理学分析包括细胞形态,生物质,细胞外聚合物质 (EPS) 分泌,细菌活性和活性氧物种 (ROS) 水平.
- 转录组分析以确定受YEMs和LPS影响的分子通路,重点关注与BaP降解相关的中央碳代谢,电子运输和基因表达.
主要成果:
- 与对照组相比,YEM和LPS显著增加了BaP的生物降解,分别为52.8%和63.4%.
- 这两种兴奋剂都促进了细菌的生长,修复了细胞形态,增加了EPS的产生,增强了活性,并减少了氧化应激.
- 转录基因数据揭示了中央碳代谢,能源供应和特定功能的上调调节途径:YEMs增强了电子运输和单氧基酶合成,而LPS促进了氨酸二氧化酶和生物膜形成,改善了BaP的生物可用性.
结论:
- 酵母 (YEMs) 和乳杆菌 (LPS) 发酵废物液是有效的生物刺激剂,可增强Benzo[a]pyrene生物降解.
- 共同的机制包括改善细菌生理和中央碳代谢,而不同的机制涉及促进电子运输的YEM和增强生物膜形成的LPS.
- 这些发现为应用YEM和LPS在BaP污染环境的生物修复中提供了宝贵的理论见解.
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