一种萘高效降解基因、重组质粒、菌株及应用
本发明涉及合成生物学，具体涉及一种萘高效降解基因、重组质粒、菌株及应用。
背景技术：
1、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，pahs)是一类高度惰性和化学性质较稳定的芳香烃化合物，含有两个或两个以上通过化学键形成的苯环组成，是目前环境中广泛存在的一种持久性有机污染物。pahs具有半挥发性、生物毒性、化学致癌性和生物蓄积性，可通过消化道、呼吸道和皮肤接触进入人体对人体健康造成严重危害。因此，降解环境中的多环芳烃对修复生态环境和保护人类健康具有重要意义。
2、目前，微生物的降解作用被认为是消除pahs污染物的主要途径，其具有经济性，安全性等优点。萘是pahs中结构最简单的化合物，通常被用来验证pahs的降解性。目前已报道的pahs降解菌株对环境中萘的降解需要至少24h以上，有限的降解效率限制了其在实际中的应用。
3、全细胞生物传感器是利用效应物与调控蛋白的结合从而激活启动子的转录使下游报告基因表达，最终转化成可检测的信号。在一定检测范围内，被检测效应物的浓度与报告蛋白的信号成正相关。与传统检测方法用于污染物检测相比，全细胞生物传感器更为环保，安全并且廉价，是环境中污染物检测的有力工具。pahs的全细胞传感器是利用pahs的重要的生物降解中间产物水杨酸，来识别转录调控蛋白nahr，激活下游报基因的表达获得检测信号，从而间接实现对pahs的检测。已有公开号为cn114807204a的发明专利，公开了一种重组载体质粒、水杨酸生物传感器及构建方法和应用，生物传感器检测下限可达到0.1μm。因此，萘的高效降解菌株与全细胞生物传感器的结合，为实时在线检测环境污染物，同时对环境进行修复成为可能。鉴于此，本发明提供了一种萘高效降解基因、重组质粒、菌株及应用。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种萘高效降解基因、重组质粒、菌株及应用。
2、目的是提高萘的降解的速率。
3、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
4、第一方面，一种萘高效降解基因，所述的萘高效降解基因包括p114-nahabcdef或p118-nahabcdef；所述p114-nahabcdef的序列如seq id no：1所示，所述p118-nahabcdef的序列如seq id no：2所示。
5、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
6、第二方面，一种萘高效降解重组质粒，所述的萘高效降解重组质粒包括所述的萘高效降解基因。
7、进一步，所述的萘高效降解重组质粒通过将所述的萘高效降解基因装载到pmd18t载体上制备得到。
8、第三方面，一种萘高效降解菌株，所述的萘高效降解菌株包括所述的萘高效降解基因或所述的萘高效降解重组质粒。
9、进一步，所述的萘高效降解菌株的宿主包括e.coli bl21(de3)、xl10-gold、gm272中的至少一种。
10、进一步，所述的萘高效降解菌株的宿主为gm272。
11、第四方面，一种萘高效降解菌株的应用，将所述的萘高效降解菌株用于降解萘为水杨酸中。
12、可以通过灵敏的全细胞生物传感器对萘降解菌株生成的水杨酸检测，具有操作简便快捷、成本低、生物安全等优点，所述全细胞生物传感器记载在公开号为cn114807204a，专利名称为一种重组载体质粒、水杨酸生物传感器及构建方法和应用的专利中。
13、进一步，降解萘为水杨酸采用的培养基包括以下用量的组分：基础培养基和0.25-0.75mg/ml feso4。
14、进一步，所述基础培养基包括如下用量的组分：0.5g/l kh2po4、0.5g/l k2hpo4、0.2g/l nacl、0.2g/l mgso4·7h2o、0.1g/l cacl2、0.1g/l(nh4)2so4。
15、进一步，降解萘为水杨酸采用的培养基包括以下用量的组分：0.5g/l kh2po4、0.5g/lk2hpo4、0.2g/l nacl、0.2g/l mgso4·7h2o、0.1g/l cacl2、0.1g/l(nh4)2so4、0.5mg/ml feso4。
16、进一步，在用于检测萘的全细胞生物传感器中将所述的萘高效降解菌株降解萘为水杨酸。
17、本发明首先通过分段人工合成再进行拼接组装，重构了萘的降解质粒(pmd18t-pnah-nahabcdef)，并进行了以下方面的改进：
18、(1)由于启动子在基因表达调控中扮演着关键角色，通过对pmd18t-pnah-nahabcdef进行优化，可以提高菌株中降解相关基因的表达水平，从而增强菌株的降解能力，通过筛选了多种启动子，并通过比较其表达效率，选择了最优组成型启动子。
19、(2)对宿主进行了优化。宿主细胞是菌株生长和代谢的基础，选择合适的宿主对于提高菌株的降解效率至关重要。通过评估多种潜在宿主细胞对降解相关基因的容纳能力和表达效率，最终选择了最优宿主细胞。
20、(3)还对培养基进行了优化。培养基是菌株生长所需的营养物质来源，优化培养基配方可以提供更适宜的生长环境，促进菌株的生长和降解能力。通过调整培养基中各种营养物质的种类，优化了最适的培养基配方。
21、本发明的有益效果是：本发明提供的萘高效降解菌株，尤其是e.coli gm272/pmd18t-p114-nahabcdef，对100μm萘在3h内能实现100％降解，与野生型相比较，降解效率显著提高。此外，与传统萘降解检测方法(例如高效液相、气相等)相比较，全细胞生物传感器检测萘降解具有操作简单便捷、成本低、生物相容性等优点。
技术特征：
1.一种萘高效降解基因，其特征在于，所述的萘高效降解基因包括p114-nahabcdef或p118-nahabcdef；所述p114-nahabcdef的序列如seq id no：1所示，所述p118-nahabcdef的序列如seq id no：2所示。
2.一种萘高效降解重组质粒，其特征在于，所述的萘高效降解重组质粒包括权利要求1所述的萘高效降解基因。
3.根据权利要求2所述一种萘高效降解重组质粒，其特征在于，所述的萘高效降解重组质粒通过将所述的萘高效降解基因装载到pmd18t载体上制备得到。
4.一种萘高效降解菌株，其特征在于，所述的萘高效降解菌株包括权利要求1所述的萘高效降解基因或权利要求2至3任一项所述的萘高效降解重组质粒。
5.根据权利要求4所述一种萘高效降解菌株，其特征在于，所述的萘高效降解菌株的宿主包括e.coli bl21、xl10-gold、gm272中的至少一种。
6.根据权利要求4所述一种萘高效降解菌株，其特征在于，所述的萘高效降解菌株的宿主为gm272。
7.一种萘高效降解菌株的应用，其特征在于，将权利要求4至6任一项所述的萘高效降解菌株用于降解萘为水杨酸中。
8.根据权利要求7所述一种萘高效降解菌株的应用，其特征在于，降解萘为水杨酸采用的培养基包括以下用量的组分：基础培养基和0.25-0.75mg/ml feso4。
9.根据权利要求8所述一种萘高效降解菌株的应用，其特征在于，所述基础培养基包括如下用量的组分：0.5g/l kh2po4、0.5g/l k2hpo4、0.2g/l nacl、0.2g/lmgso4·7h2o、0.1g/lcacl2、0.1g/l(nh4)2so4。
10.根据权利要求7所述一种萘高效降解菌株的应用，其特征在于，在用于检测萘的全细胞生物传感器中将所述的萘高效降解菌株降解萘为水杨酸。
技术总结
本发明涉及一种萘高效降解基因、重组质粒、菌株及应用，涉及合成生物学技术领域。所述的萘高效降解基因包括P<subgt;114</subgt;‑nahABCDEF或P<subgt;118</subgt;‑nahABCDEF；所述P<subgt;114</subgt;‑nahABCDEF的序列如SEQ ID NO：1所示，所述P<subgt;118</subgt;‑nahABCDEF的序列如SEQ ID NO：2所示。本发明提供的萘高效降解菌株，尤其是E.coli GM272/pMD18T‑P<subgt;114</subgt;‑nahABCDEF，对100μM萘在3h内能实现100％降解，与野生型相比较，降解效率显著提高。
技术研发人员：张桂敏,潘莉,巫攀,魏沁
受保护的技术使用者：湖北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23