多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类在环境中普遍存在的持久性有机污染物,具有“三致”作用,对人类健康和生物安全构成巨大威胁。目前,利用微生物处理法解决环境中的PAHs污染问题已被广泛接受,而筛选分离高效降解PAHs的微生物菌株是该方法的关键环节。在利用微生物修复PAHs的过程中,蛋白组学成为一个研究热点。微生物可能通过诱导形成具备了新的代谢功能酶系,研究参与环境污染物代谢的蛋白/酶,有助于我们深入了解生物降解的过程。本论文以芘(pyrene)为多环芳烃生物降解研究的模型物,分别从广州石化厂附近石油污染的农田土壤和韶关石化厂焦化废水处理车间曝气池活性污泥中筛选出能以芘为唯一碳源的降解菌株,并从中挑选出降解效果最好的菌株CP13,探究不同培养条件对该菌株降解芘的影响;采用蛋白质组学技术分析了降解菌CP13在芘诱导下的蛋白表达差异以了解芘降解过程中的关键酶;结合GC-MS对芘降解中间产物的检测结果,初步推导出CP13降解芘的途径。主要结论如下:(1)对比两种菌源筛选出来的芘降解菌株发现,来源于焦化废水活性污泥的菌株CP13在所获得的降解菌株中降解效果最好,对芘(50mg/L)7天降解率达到90%以上。经16S r DNA测序初步鉴定,菌株CP13为Mycobacterium gilvum strain,其Gen Bank序列的登陆号是KF378755。将菌株CP13保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),保藏编号为CGMCC No.7963。(2)对菌株CP13降解芘的环境条件进行研究,结果表明菌株CP13在芘初始浓度小于75 mg/L、温度范围在30-35℃,p H值为7~10的条件下均能高效降解芘,7天降解率达88%以上,在最佳条件下的降解率可达95%以上。说明该菌在不同环境条件下都具有较好的降解效果,可进行较为广泛的应用。(3)利用GC-MS技术对菌株CP13降解芘过程中的产物进行分析,结果表明CP13降解芘的中间代谢产物有1-羟基萘、4-羟基菲、4-羧基菲和邻苯二甲酸,其中4-羟基菲为在芘代谢过程中产生积累。(4)通过蛋白质双向电泳技术,对菌株CP13降解芘过程中产生的全蛋白质进行分析。结果发现,细菌在降解过程中涉及到了glycosyl transferase group1、GMC oxidoreductase family等维持其生理活动所需的蛋白/酶。此外,在培养条件为p H=9时检测到了对PAHs降解相关蛋白putative extradiol dioxygenase,在芘被生物降解的过程中具有重要作用。(5)结合GC-MS对产物的检测结果以及蛋白组学的鉴定结果的分析,对菌株CP13降解芘的过程进行推导:芘在相关酶的作用下氧化成4,5-二羟基芘,随后开环形成产物4-羧基菲,脱羧转化成4-羟基菲或3,4-二羟基菲,然后3,4-二羟基菲经过开环形成1-羟基萘,再裂解生成邻苯二甲酸,最后进入三羧酸循环(TCA)彻底降解为CO2和H2 O。