本课题来源于黑龙江省自然科学基金联合项目。 环境雌激素——雌二醇（E2），是自然产生或人类生产生活释放到周围环境中的环境内分泌干扰物，已被世界卫生组织列为一级致癌物，是21世纪最受关注的一类新型环境污染物，具有难降解、环境留存久、累积放大与三致效应强等特点。作为常见的对土壤、水和空气环境雌激素污染源，雌二醇质量浓度低至ng/L级即可对水体生物链和人类健康造成极大威胁。雌二醇类雌激素随污水和畜禽粪尿进入土壤中，造成土壤环境污染。我国是农业大国，畜禽养殖业是主导产业，据报道每年近40亿吨的畜禽粪便进入土壤和环境中，借由畜禽粪便农用或自然流失等方式进入环境中的动物正常的生理分泌和人为在饲料中添加的雌激素类物质，已对周边环境构成严重威胁。 雌激素被吸附后将很难被迁移，氧化之后降解产物的毒性仍不清楚，因此生物降解被认为是去除环境雌激素和进行环境修复的有效方法。目前，筛选到的有降解雌二醇能力的菌种资源主要包括：芽孢杆菌属、新鞘脂菌属，红球菌属，无色杆菌和罗尔斯通菌属的混合菌，亚硝酸单胞菌，铜绿假单胞菌，鞘氨醇单胞菌。通过研究发现，在利用微生物降解雌二醇、修复环境污染时仍存在以下问题：①筛选获得的雌二醇降解菌株中，多数只能以雌二醇作为营养物质，但以雌二醇作为唯一碳源生长的菌株较少。在利用微生物进行雌二醇污染土壤修复时，需要添加其他营养物质提供降解菌生长所需，不仅提高了经济成本造成资源浪费，随之进入到环境中的营养物质，是否会破坏原有的土壤营养结构，仍需考证。②利用微生物进行雌二醇污染土壤修复过程中，释放到土壤环境中是否能够成为雌二醇降解优势菌，以及所引入的外源微生物对土壤微生物的生态安全性尚需进一步研究。 土壤污染物在生物修复过程中是否被完全降解，修复过程不造成二次污染是土壤污染得到根本治理的标志，因此次生污染问题同样是生物修复研究的重要课题之一。雌二醇降解过程中存在雌二醇被降解为雌激素活性较低的小分子雌激素，但小分子雌激素不能继续降解，造成雌激素活性累积的现象。目前，对雌二醇等雌激素物质降解菌分离鉴定和其降解性质上的研究较多，但针对降解菌株对雌二醇降解途径的完整详尽的研究较少。现有雌二醇的降解途径主要是根据微生物代谢的中间物推测获得，其催化相应反应的关键酶和功能基因，以及催化酶的作用位点与雌二醇降解关系并不明确，雌二醇的微生物转化的代谢通路尚未得到准确注释。深入研究微生物降解转化外源物质机制有助于推进菌株的实际应用与工程菌改造，帮助我们更好地利用微生物来修复土壤的外源物质污染。全面深入研究、解析微生物代谢雌激素的分子机制，确定其降解基因、关键酶与代谢通路，能够加快相关的理论研究与实际应用，最终实现环境雌激素安全高效的微生物降解，消除环境威胁，维护人类的健康与生态系统稳定。 本项目立足于所在实验室筛选出的高效降解菌延续开展研究。首先研究菌株生长及降解特性，明确不同环境因素对菌株降解雌二醇能力的影响；分析液体培养条件下降解菌对雌二醇的降解效果，结合傅里叶红外光谱法（FTIR）、液相色谱法（HLPC）、液相色谱-质谱联用法（LC-MS） 分析雌二醇微生物降解与代谢产物，推测其降解途径；采用全基因组测序对高效降解菌株进行功能基因注释、RNA-Seq 技术分析降解基因表达差异性，qRT-PCR 法分析相关酶的表达量动态变化；构建重组菌株，通过原核表达目的基因，考证菌株降解雌二醇过程中相关基因功能及参与的代谢通路，探讨雌二醇降解菌降解机制；利用高效降解菌株进行雌二醇污染土壤微生物修复效果监测，研究高效降解菌土壤环境释放安全性。通过本研究明确了雌二醇微生物降解机制，增强对土壤污染物微生物降解过程及修复后土壤环境效应复杂性认识及安全性评估，为尽早实现雌二醇污染土壤生物修复技术转化提供科学依据。本课题的研究成果具有较好的经济、社会与生态效益。 本研究针对雌二醇环境累积放大及降解过程中易引发二次污染的问题，采用微生物修复治理雌二醇污染，研究高效降解菌株降解雌二醇机理，高效降解菌土壤环境释放安全性评价。发表 SCI 论文 3 篇（中科院一区TOP期刊收录论文2篇，中科院二区期刊收录论文1篇），ESI高被引论文1篇。依托本研究培养博士研究生1名。

东北农业大学

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