功能菌群DDMZ1共代谢脱色降解不同结构染料差异效应

为探究功能菌群DDMZ1在相同共基质条件下脱色降解五类不同结构染料的效能差异情况及微观生物学机制，本文首先测定了功能菌群DDMZ1在酵母提取物（yeast extract, YE）共基质条件下对五类不同结构共12种染料的脱色率，其次通过液相色谱-飞行时间串联质谱联用仪（LC-TOF-MS）进一步鉴定了其中5种典型的不同结构染料在YE共基质体系中的降解产物，推导了各自的降解途径，最后采用Illumina Miseq高通量测序评估了YE共基质条件下由5种典型的不同结构染料引起的微生物群落结构差异以及优势功能菌属的富集情况，进而揭示了YE共基质条件下染料结构、群落结构、优势菌属与染料脱色性能之间的相互作用关系。脱色结果表明：添加YE共基质能够显著促进菌群脱色性能，对浓度为100mg/L的12种不同结构的染料作用72h 后，偶氮类染料脱色率均可达到80%以上，三苯甲烷类染料尤其是孔雀石绿由几乎为0的脱色率提升到了98.3%，蒽醌类染料的脱色率也均提升了20%左右。LC-TOF-MS分析产物表明5种典型的不同结构染料在YE共基质作用下均被生物降解成分子量小且结构简单的代谢产物。高通量测序结果表明，相较于无机物培养基条件，共基质YE的添加能显著增加各种不同结构染料样品中菌群群落结构的多样性。而在相同共基质YE条件下，不同结构染料样品中的优势功能菌属明显不同。如在偶氮类染料样品YEAO7、YERB5、YECBE中，最优势功能菌属为志贺氏菌属（占比依次为32.33%、38.41%、33.96%），在蒽醌类染料样品YERBBR中最优势功能菌属为寡氧单胞菌属（47.40%），而在三苯甲烷类染料样品YEMG中假单胞菌属（92.79%）为绝对优势功能菌属。以上结果表明，类似结构的染料可能富集相似的优势功能菌属，而不同结构的染料则明显富集不同的优势功能菌属。