全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
文章编号 :100028551 (2002) 0620366204
几株苯酚类化合物降解菌超微结构的研究
张　维　徐玉泉　陈　明　林　敏
(中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京　100094)
摘 　要 :从工业废水中分离到几株苯酚类化合物降解菌 (A1、A2、A3、A4、A5、A6) ,电镜
观察各菌的鞭毛特征 ,A2、A3、A4 菌无鞭毛 ,A1、A5、A6 菌有鞭毛。几株降解菌的外
部形态均为短的杆状菌。经 J EOL2100CX透射电镜观察 ,A2、A5 菌在不同培养条件下
细胞内部结构发生了明显改变。A2 菌细胞核中含有的聚β2羟基丁酸 ( PHB) ,具有巨
大的应用价值和开发潜力。
关键词 :苯酚类化合物 ;降解菌 ;超微结构
收稿日期 :2000212228
基金项目 :863 计划、973 计划资助项目
作者简介 :张维 (1962～) ,女 ,河南焦作人 ,中国农业科学院原子能利用研究所副研究员 ,从事环境微生物方面的研究
苯酚类化合物是重要的化工原料 ,也是有毒的化学物质。随着我国工业的高速发展 ,含酚
工业废水排放量日益增加 ,严重污染了环境 ,危害人们的身体健康[1 ] 。目前我国对含酚废水的
处理方法包括微生物降解、萃取、活性炭吸附和化学氧化等。其中利用微生物对含酚废水进行
处理可有效降解酚类物质 ,具有费用低、无二次污染环境的优点 ,引起国内外科学家的极大关
注 ,并对如何利用微生物清除废水中的酚类物质进行了大量研究[2 —4 ] 。本研究从焦化厂和纺
织厂的排出废水中分离到几株苯酚类降解菌。一系列的生理生化研究表明 ,这几株菌对不同
的底物具有不同的降解能力。利用电镜技术对几株降解菌的形态及内部结构进行了观察和研
究 ,为进一步克隆与酚类化合物降解有关的基因和构建降解多种污染物的环保工程菌株提供
了理论依据。
1 　材料与方法
111 　材料
废水样品分别采自东北某焦化厂及北京某纺织厂。培养基为 LB 固体培养基 (10g 蛋白
胨 ,5g 酵母提取膏 ,10g NaCl ,15g 琼脂 ,加蒸馏水至 1000ml ,pH618) ,LB 液体培养基不添加琼
脂。MS 无机盐固体培养基 (015g NaNO3 , 0165g K2 HPO4 ,0117g KH2 PO4 ,011g MgSO4 ,015g 苯酚
类化合物 ,15g 琼脂 ,加蒸馏水至 1000ml ,pH618) ,含酚类化合物的 MS 无机盐液体培养基不添
加琼脂。
112 　菌株的分离与筛选
在高浓度混合污染物胁迫培养条件下 ,从污水样品中分离出几十株细菌菌株。经多次单
·663·　 核 农 学 报　2002 ,16 (6) :366～369Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
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菌落接种和驯化后 ,从中筛选出了 6 株抗污染物能力强 ,生长快的细菌菌株 (菌株号暂定为
A1、A2、A3、A4、A5、A6) 。
113 　电镜样品制备
11311 　鞭毛的制备 　A1、A2、A3、A4、A5、A6 分别接于 LB 固体培养基上 ,30 ℃过夜培养。首先
将培养好的单菌落连同培养基切下 ,在菌落上滴加 1～2 滴蒸馏水 ,使菌充分展开 (约 3～
5min) ;然后将处理好的铜网飘浮在菌液上数分钟 ;最后用 PTA 染色法染色 ,立即用电镜观察。
11312 　扫描电镜制样 　挑取单菌落 A1、A2、A3、A4、A5、A6 分别接于LB 液体培养基中 ,30 ℃摇
瓶培养 20h。取材 ,215 %戊二醛固定 ,双蒸水冲洗 ,丙酮系列脱水 ,临界点干燥 ,真空喷涂 ,扫描
电镜 ,日立 S2450 照相。
11313 　透射电镜超薄切片制样 　挑取 A2、A5 的单菌落分别培养在 LB 和 MS(苯酚 300ppm、邻
苯二酚 200ppm)液体培养基中 ,30 ℃,摇瓶培养 20h。取材 ,215 %戊二醛固定 ,011M 磷酸缓冲
液冲洗 ,1 %锇酸固定 ,011M 磷酸缓冲液冲洗 ,丙酮系列脱水 ,环氧树脂 Epon812 包埋 ,聚合。
LKB2V 超薄切片 ,切片厚度 500～1000! ,透射电镜 J EOL2100CX观察照相。
2 　结果与讨论
211 　降解菌的鞭毛特征
利用透射电镜 J EOL2100CX 观察各菌的鞭毛特征 (图版 Ⅰ) ,A1 菌为周生鞭毛 ,A2、A3、A4
菌无鞭毛 ,A5 菌为丛生鞭毛 ,A6 菌为单生鞭毛。
图版 Ⅰ　透射电镜下复染降解菌的鞭毛照片 (26000 ×)
Plate Ⅰ　The TEM pictures of degrading strains (26000 ×)
A :周生鞭毛 (A1) ,B :无鞭毛 (A2 ,A3 ,A4) ,C :丛生鞭毛 (A5) ,D :单生鞭毛 (A6)
A :peri2flagella (A1) ,B :without flagella (A2 ,A3 ,A4) ,C :lophoflagella (A5) ,D :a polar flagellum(A6)
212 　降解菌的外部形态
在日立 S2450 扫描电镜下 ,A1、A2、A3、A4、A5 和 A6 菌均为短的杆状菌 (图版 Ⅱ) 。
·763·　6 期 几株苯酚类化合物降解菌超微结构的研究
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图版 Ⅱ　扫描电镜下几株降解菌的外部形态 (5000 ×)
Plate Ⅱ　The SEM pictures of 6 degrading strain (5000 ×)
A :A1 ,B :A2 ,C :A3 ,D :A4 ; E:A5 ,F :A6
213 　A2、A5 菌超微结构的研究
本研究从 6 株降解菌中选择了 2 株已生理鉴定的菌为研究对象。其中 PEHA22 (A2) 对苯
酚具有较强的降解能力[5 ] ,A5 具有降解邻苯二酚的能力 ,但不能降解苯酚。经 J HOL2100CX透
射电镜观察发现 ,PEHA22 在LB 正常培养条件下 ,细胞个体较大 (图版 Ⅲ) ,细胞中央有一大团
营养核 ,细胞外有一层排列整齐的乳白色结构。PEHA22 在以苯酚 (300ppm) 为单一碳源的 MS
培养条件下 ,细胞个体明显减小 ,营养核极度萎缩或消失 ,细胞外层的乳白色结构也被破坏。
经研究发现 PEHA22 细胞中营养核的主要成分是聚β2羟基丁酸 ( PHB) 。PHB 是细胞内的一种
营养和能量储存物质 ,参与细胞代谢。由于 PHB 熔点 (175 ℃) 、结晶度、分子量 (数十万) 、拉伸
强度与聚丙烯大致相同 ,且能为微生物所降解 ,故 PHB 是一种生物可降解热塑性材料 ,可作为
塑料使用。另一方面又由于 PHB 不溶于水 ,而与血液、组织等有良好的相容性 ,还可作为生物
医学材料 ,因此 PHB 具有广泛的应用价值和开发前景。
图版 Ⅲ　醋酸钙不动杆菌 PEHA22 在不同培养条件下的透射电镜照片 (33000)
Plate Ⅲ　The TEM pictures of PEHA22 in different culture conditions
A :LB 培养基 ,箭头所示为营养核 ,B :MS + 300ppm 苯酚 (300ppm) ,箭头所示营养核极度缩小或消失
A :LB medium , nutrient body shown by the arrow ;B :MS medium + 300 ppm phenol , the arrow presents the nutrient body disappeared
A5 经LB 培养 ,在 J HOL2100CX透射电镜下观察其细胞结构 (图版 Ⅳ) ,细胞内无细胞核 ,细
胞周围有许多黑色的小颗粒。A5 在以邻苯二酚 (200ppm) 为单一碳源的 MS 培养下 ,其细胞结
构发生了明显变化 (图版 Ⅳ) ,细胞质浓缩 ,细胞内部出现空洞 ,细胞周围的黑色颗粒多集中在
细胞内 ,这些黑色颗粒可能与细胞生长发育所需的营养及能量有关。
·863· 核　农　学　报 16 卷
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图版 Ⅳ　A5 在不同培养条件下的透射电镜照片
Plate Ⅳ　The TEM pictures of A5 in different culture conditons
A :LB 培养基 ,箭头所示黑色颗粒 ,B :MS + 邻苯二酚 (300ppm) ,箭头示空洞
A :LB medium , the arrow showed many black granules in the cells ;
B :MS medium + 300ppm catechol , the arrow showed black granules dwindle in numbers
3 　结 　论
11 不同的降解菌具有不同的鞭毛特征 ,这些特征与细菌的某些功能有关。
21 几株降解菌均为短的杆状菌。
31 降解菌的内部结构却因其培养条件不同 ,而发生改变。其中 PEHA22 细胞核中含有的
聚β2羟基丁酸 (PHB)具有巨大的开发潜力 ,进一步的研究工作正在进行中。
参考文献 :
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[4 ] 　Lee S G, Hung S P , Sung M H. Removal and bioconversion of phenol in wasterwater by a thermostableβ2tryrosion. Enzyme and Mi2
crobial Technology , 1996 ,19 :374～377
[5 ] 　徐玉泉 ,等. 一株苯酚降解菌的分离和鉴定. 环境科学学报 ,2000 ,20 (4) :450～455
THE STUDY ON THE ULTRASTRUCTURE OF SOME PHENOL DEGRADING STRAINS
ZHANG Wei 　XU Yu2quan 　CHEN Ming 　LIN Min
( Institute for Application of Atomic Energy , Chinese Academy of Agricultual Sciences , Beijing 　100094)
ABSTRACT :Some phenolic compounds degrading strains ( A1 , A2 , A3 , A4 , A5 and A6) were iso2
lated from industrial wastewater. Strains A1 , A5 A6 have flagella , A2 , A3 , A4 have non and in
electron micrograph these strains are all bacillus. The structure inside the cells of trains A2 and
A5 changed clearly in different cultural conditions. PHB( polyβ2hydioxybutyric acid) was conv2
olved in A2 and this material has poteintial value in the future.
Key words :phenolic compounds ;degrading strain ;ultrastructure
·963·Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (6) :366～369