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基因组学与生物技术
(
网络版
), 2012
年
,
第
1
卷
,
第
8
篇
,
第
45
-
53
页
Jiyinzuxue Yu Shengwu Jishu (Online), 2012, Vol.1, No.8, 45
-
53
http://gb.5th.sophiapublisher.com
50
张丹
(2010)
通过
PCR
的方法从菲、萘降解菌株
PAO1
中扩增到了菲双加氧酶基因。
Chen
等
(2004)
研究了菌株
ZD4
-
3
的邻苯二酚
2,3
-双加氧酶基因
(
pheB
)
并将其在
E. Coli
BL21 (DE3)
中成功表达，证
实其具有间位裂环活性。研究加氧酶活性时发现，
2,3
-双加氧酶催化的间裂解途径要比
1,2
-双加氧酶
催化的邻裂解途径更高效，而且两种双加氧酶的活
性都强烈地依赖于其诱导底物的出现
(
刘和等
,
2004)
。另外，
Hickey and Focht (1990)
通过同源比对
发现基因簇
hybABCD
结构大部分与萘双加氧酶相
似，由十九个开放阅读框组成，基因簇可以编码
ABC
转运蛋白、雌二醇环裂解双加氧酶、转录控制
蛋白、邻苯二酚降解酶以及转座酶，推定其功能是
编码单环羟基化加氧酶。此外，除了一些降解的关
键酶外，在生物降解进程中，还有很多与降解相关
的酶。如张丹
(2010)
和李兆格
(2011)
通过筛选菌株
PAO1
的随机启动子库，获得
20
个与菲、萘降解相
关的基因，包括参与生物合成和能量代谢的酶、转
运有关的酶、膜蛋白等。
4
PA
分泌的促降解物质
4.1
表面活性物质
生物表面活性剂能提高微生物对多种有机化
合物的降解效率，具有生物可降解性、对环境的友
好性、高效性、低毒性等优势，在石油开采、环境
生物修复等领域得到了广泛应用
(
钟华等
, 2005,
环境
科学与技术
, 28(1): 9-11, 114; Dusane et al., 2010)
。
PA
在代谢有机污染物时，利用碳源不同，产生的表面
活性化合物也不同
(Das and Mukherjee, 2007),
如利
用液体石蜡产生的是胞外鼠李糖脂，利用十六烷培
养基可分离出来一种蛋白质组分-类蛋白活化剂，
利用固液混合石蜡产生的表面活性物质是含有多
种氨基酸和不同碳链长度脂肪酸组成的混合物
(
钟华等
, 2006)
。鼠李糖脂是研究最早和最多的生物
表面活性剂之一，
Javris
和
Johnson
在
1949
年最早
发现
PA
可以产生鼠李糖脂
(Nachiyar and Rajakumar,
2003)
，目前已报道多株
PA
在正构烷烃中生长时会
分泌鼠李糖脂，其性质与功能已得到较为深入的研
究
(
钟华等
, 2006; Itoh and Suzuki, 1972)
。
4.1.1
鼠李糖脂促降解特性
鼠李糖脂可促进多种疏水性有机物质降解，钟
华等
(2005,
环境科学与技术
, 28(1): 9-11, 114)
发现
鼠李糖脂在颗粒状或片状有机固体表面或在其间
隙液相中的分散对这些有机物质的降解作用有重
要影响。随后在进一步研究铜绿假单胞菌
AB93066
降解颗粒有机质的过程中证实鼠李糖脂促降解与
其具有保持基质水分、促进有机质在基质液相中的
分散、改变与生物膜形成相关的菌体吸附性能和改
变有机质降解方式等能力有关
(
钟华等
, 2006)
。那么
可以猜想在极低水分环境中鼠李糖脂的促降解能
力应该很低或没有。这一猜想在
Holden
等
(2002)
研究
鼠李糖脂编码基因在以十六烷为唯一碳源的不饱
和多孔渗水培养基中的表达情况时所证实，他们检
测到了鼠李糖脂编码基因的表达，但产生的鼠李糖
脂却不能促进生物降解。此外，鼠李糖脂不能被源
菌
PA
所降解，但可以被其他非源菌降解。研究发
现鼠李糖脂在堆肥有机质介质中能被降解的较为
彻底，但降解不具有优先性，不会对环境产生二次
污染
(
傅海燕等
, 2009)
。
4.1.2
鼠李糖脂促降解机制
鼠李糖脂具有脂肪酸型和甲酷型两种存在形
式，菌株通过调节这两种形式鼠李糖脂的浓度来适
应各种环境。
PA
在降解烷烃过程中，鼠李糖脂一方
面可刺激菌体细胞外排多糖类物质，通过乳化作用
或增溶作用提高细胞表面的疏水性和烷烃在水相
中的溶解度，使得菌体更易吸收和摄取烷烃
(Zhang
et al., 2005)
；另一方面其作用于降解菌细胞表面后，
可大大增强细胞对烷烃的亲和力，促进烷烃从胞外
向胞内的输运，两种作用协同，大大提高了降解菌
对烷烃的吸收转化速率，但目前人们对鼠李糖脂在
PA
摄取疏水性有机物过程中的作用机理还不是十
分清楚
(
梁生康等
, 2006)
。
4.2
酰基高丝氨酸内酯
PA
的
QS
系统可分泌两种酰基高丝氨酸内酯
(AHLs)
，它们是
PA
的自分泌信号分子，又称作自
诱物
(Autoinducers, AIs)
，这两种自诱物分别是：
N
-
丁酰基-
L
-高丝氨酸内酯
(PAI
-
2)
和
N
-己酰基-
L
-高丝
氨酸内酯
(PAI
-
1)
，研究显示
PA
的自诱物参与许多生
物学过程的调控
(Dusane et al., 2010; Reis et al., 2011)
。
4.2.1 N-
酰基高丝氨酸内酯促降解特性
Yong
和
Zhong (2010)
分离到一株具有降解芳香
烃和产生酰基高丝氨酸内酯能力的铜绿假单胞菌
CGMCC1.860
，通过酰基高丝氨酸内酯平板生物测定
发现
CGMCC1.860
菌株在降解苯酚、苯酸盐、
ρ
-羟
基-苯酸盐、水杨酸盐和萘时可产生
PAI
-
1
和
PAI
-
2
两种
AHLs
。研究发现外加
AHLs
提取物或者菌株