一株聚乙烯降解菌的篩選及其降解特性研究

鐘越，李雨竹，張榕麟，羅貝旭，張爾亮*，陶宗婭，竹文坤

1. 四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610101；2. 西南科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川 綿陽 621010

一株聚乙烯降解菌的篩選及其降解特性研究

鐘越1，李雨竹1，張榕麟1，羅貝旭1，張爾亮1*，陶宗婭1，竹文坤2

1. 四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610101；2. 西南科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川 綿陽 621010

為解決聚乙烯塑料在自然環(huán)境中難降解的問題，從土壤中分離出一株降解菌用于聚乙烯塑料生物降解研究。經(jīng)篩選純化，對該菌進行生理生化實驗、16SrDNA序列分析和系統(tǒng)發(fā)育進化樹構(gòu)建；將菌株接種于以不同相對分子質(zhì)量聚乙烯粉末（相對分子質(zhì)量分別為2000、5000、100 000）和膜片（相對分子質(zhì)量>400 000）為唯一碳源的基礎(chǔ)液體培養(yǎng)基中，于30 ℃、180 rpm下培養(yǎng)；采用分光光度法每隔24 h測定菌體生長濃度、總蛋白含量、還原糖含量以及pH值；培養(yǎng)14 d，采用ABTS法和愈創(chuàng)木酚法測定漆酶和錳過氧化物酶酶活力；培養(yǎng)60 d，稱量聚乙烯殘留物質(zhì)量，于掃描電子顯微鏡下觀察膜片表觀，對膜片力學(xué)性能變化進行測定。鑒定結(jié)果表明，該菌為放線菌屬的東方擬無枝酸菌（Amycolatopsis orientalis）；菌生長濃度隨聚乙烯相對分子質(zhì)量的增大而減小；胞外蛋白質(zhì)量濃度為(27.625±0.400)~(0.958±0.180) μg·mL-1；還原糖質(zhì)量濃度為(15.664±1.764)~(2.660±0.000) μg·mL-1；pH值顯著下降；漆酶和錳過氧化物酶酶活力酶活力分別為3 500~3 000 U·L-1和2 600~2 000 U·L-1；聚乙烯失重率為(35.81%±0.39%)~(5.57%±0.22%)；電鏡觀察發(fā)現(xiàn)膜片表面出現(xiàn)大量降解孔洞和大面積菌體附著；膜片力學(xué)性能顯著下降；親水性增大，表面能增大。證明東方擬無枝酸菌能夠直接作用于普通聚乙烯塑料表面，是一株高效的降解菌株。推測該菌通過分泌胞外酶氧化聚乙烯長烴鏈，降低聚乙烯表面能，且在降解過程中產(chǎn)生酸性物質(zhì)，長烴鏈最終轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)；在菌株降解聚乙烯中起直接作用的酶為漆酶和錳過氧化物酶。

聚乙烯塑料；東方擬無枝酸菌；生物降解；漆酶；錳過氧化物酶

塑料因其經(jīng)濟方便和穩(wěn)定性好而被廣泛應(yīng)用，但同時也造成了嚴(yán)重的“白色污染”（Yoshida et al.，2016）。據(jù)統(tǒng)計，全球一年有1.7×108t塑料是一次性使用過程所產(chǎn)生的，其中最常見的是聚乙烯塑料（楊軍等，2007）。聚乙烯（polythene簡稱PE）是線性的飽和碳氫化合物，基本結(jié)構(gòu)為-[CH2-CH2]n-，其相對分子質(zhì)量大、疏水性強、表面能低，缺乏被微生物酶系統(tǒng)所利用的官能團，在自然環(huán)境中難以無機礦化，嚴(yán)重危害著我們的生態(tài)環(huán)境（崔福齋等，2004）。傳統(tǒng)的填埋、焚燒會造成二次污染，限塑令和回收再利用等措施以及研發(fā)可生物降解的填充型塑料只能減緩環(huán)境中塑料的累積速度，并不能清除已存在于環(huán)境中的塑料垃圾（Ioakeimidis et al.，2016）。因此尋求綠色環(huán)保的降解方法迫在眉睫。

近幾年，利用微生物降解塑料污染物將其無機礦化成H2O和CO2的研究逐漸成為熱點。Harshvardhan et al.（2013）篩選出可高效降解低密度聚乙烯的細菌。Abrusci et al.（2011）分離出的3株細菌在以鈣鐵離子作為氧化助劑的情況下，可高效地降解農(nóng)用地膜。目前，有關(guān)塑料的微生物降解機理研究鮮有報道，漆酶能夠以LMS（Lacase-Mediator system）和HBT（1-羥基苯并三唑）為媒介降解高相對分子質(zhì)量聚乙烯塑料（Fujisawa et al.，2001）；漆酶和錳過氧化物酶是哈茨木酶降解聚乙烯的關(guān)鍵酶（Sowmya et al.，2014）。目前，本研究從覆有農(nóng)用膜的農(nóng)地土壤中分離出一株具有聚乙烯降解性能的菌株，將其直接應(yīng)用于降解高相對分子質(zhì)量甚至超高相對分子質(zhì)量聚乙烯塑料，以研究該菌的降解特性，初步探索其降解機理，旨在擴大聚乙烯降解菌資源庫，為聚乙烯塑料降解相關(guān)領(lǐng)域提供良好的理論支持和參考。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器

分光光度計UV-2000；恒溫培養(yǎng)搖床THZ-300；VEGA3LMH型掃描電子顯微鏡；XLW（B）智能電子拉力試驗機；JY-82B接觸角測試儀。

1.2 培養(yǎng)基和藥品

以聚乙烯為唯一碳源的基礎(chǔ)培養(yǎng)基（后文簡稱無碳源培養(yǎng)基）（K2HPO40.7 g、KH2PO40.7 g、MgSO4·7H2O 0.7 g、NH4NO31.0 g、NaCl 0.005 g、FeSO4·7H2O 0.002 g、ZnSO4·7H2O 0.002 g、MnSO4·H2O 0.001 g、蒸餾水1000 mL、瓊脂粉18 g、pH 7.2）；PE粉末（相對分子質(zhì)量分別為2000、5000、100000）；PE膜片（相對分子質(zhì)量>400000）；ABTS、愈創(chuàng)木酚。高氏I號培養(yǎng)基（沈萍等，2007）。

1.3 菌種

實驗菌株分離自成都某覆蓋有地膜的農(nóng)田土壤。

1.4 菌株的分離純化與鑒定

參考羅貝旭（2013）的方法進行聚乙烯降解菌的篩選。稱取相對分子質(zhì)量分別為2000、5000、100000的純聚乙烯粉末進行紫外滅菌3 h后備用；將10 cm×3 cm聚乙烯膜片分別用50%、75%、95%的乙醇，蒸餾水各清洗3次（Suresh et al.，2011），烘干后稱量其初始質(zhì)量，紫外滅菌備用。對篩選得到的優(yōu)勢菌株L1進行形態(tài)學(xué)觀察（李曉玲，2011）、生理生化實驗（晉果果等，2011）和16S rDNA序列分析（馮思玲，2009）。

1.5 菌株降解特性的研究

1.5.1 培養(yǎng)液成分測定

配制0.1%（W/V）PE粉末（相對分子質(zhì)量分別為2000、5000、100000）以及10 cm×3 cm聚乙烯膜片（相對分子質(zhì)量>400000）的無碳源液體培養(yǎng)基，每組3個平行。接種0.2%（V/V）的L1菌懸液，每隔24 h測定OD600值；采用考馬斯亮藍法測上清液總蛋白含量；DNS法測還原糖含量；測量pH值以及漆酶和錳過氧化物酶酶活力。

參考張鵬（2007）的漆酶測定反應(yīng)體系，采用ABTS法測定菌株L1是否產(chǎn)漆酶及其酶活力；參考周金燕等（1993）的錳過氧化物酶測定反應(yīng)體系，采用愈創(chuàng)木酚法測定菌株L1是否產(chǎn)錳過氧化物酶及其酶活力；1個酶活單位（U）定義為每分鐘使OD值增加0.001所需要的酶量（林俊芳等，2009），即：

1.5.2 殘留聚乙烯固體物質(zhì)的性能測定

將培養(yǎng)液離心，去除上清液，沉淀進行超聲破碎，于濾紙上反復(fù)沖洗過濾，40 ℃下烘干。稱量剩余聚乙烯粉末質(zhì)量。聚乙烯膜片清洗參考Briassoulis et al.（2004）的方法，真空冷凍干燥過夜，稱量剩余固體質(zhì)量，計算PE失重率：

干燥后的膜片使用離子濺射儀進行噴金，于掃描電子顯微鏡下觀察。另取洗凈干燥的完整膜片，進行拉伸強度、斷裂伸長率以及水接觸角測定（曹民干等，2006）。

1.6 數(shù)據(jù)處理

研究數(shù)據(jù)運用SPSS 17.0進行綜合統(tǒng)計分析，Origin 8.0進行繪圖。

2 結(jié)果

2.1 菌株鑒定結(jié)果

2.1.1 形態(tài)學(xué)觀察和生理生化實驗鑒定結(jié)果

菌株L1在高氏培養(yǎng)基中的單菌落邊緣呈不規(guī)整乳白色干粉狀圓形菌落，菌落中間凹陷、龜裂呈肉粉色，培養(yǎng)基被染成紫色，劃線方式接種的菌苔生長連續(xù)，邊緣不齊整呈放射干粉狀（如圖1a、圖1d）。在PE粉末培養(yǎng)基中，L1圍繞粉末旺盛生長，呈白色顆粒狀圓形菌落。PE膜片培養(yǎng)基中，L1沿膜片邊緣生長，使膜片邊緣變黃（如圖1b、圖1e）。L1菌絲基本無分支；分生孢子呈長圓形，排列緊密呈結(jié)節(jié)狀（如圖1c、圖1f）。

表1為菌株L1各項生理生化實驗鑒定結(jié)果。

表1 菌株L1的各項生理生化指標(biāo)結(jié)果Table 1 The Physiological and biochemical indexes of strain L1

2.1.2 系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建

將菌株L1的16S rDNA進行BLAST同源性比較分析，挑選出相似度在99%以上的11組同源序列，制作系統(tǒng)發(fā)育進化樹，見圖2。通過比對，發(fā)現(xiàn)菌株L1與Amycolatopsis orientalis出自同一個分支，自展值為77，兩者的親緣關(guān)系最接近。根據(jù)上述形態(tài)學(xué)觀察和生理生化鑒定以及進化樹的對比結(jié)果，菌株L1被鑒定為放線菌屬的東方擬無枝酸菌（Amycolatopsis orientalis）。

圖1 菌株L1的形態(tài)學(xué)觀察Fig. 1 Morphological observation of strain L1

圖2 菌株L1的系統(tǒng)發(fā)育進化樹Fig. 2 Phylogenetic tree of strain L1 based on 16S r RNA sequences

2.2 菌株降解特性的研究結(jié)果

2.2.1 無碳源培養(yǎng)基中的液體成分測定

菌株L1在含聚乙烯（相對分子質(zhì)量分別為2000、5000、100000粉末和>400000膜片）的無碳源培養(yǎng)基中，分別經(jīng)過了6 d、14 d、20 d和30 d進入對數(shù)期。各組測得OD600最大值分別為(0.727±0.013)、(0.447±0.010)、(0.382±0.011)和(0.322±0.007)，上清液總蛋白質(zhì)量濃度最大值分別為(27.625±0.400)、(4.958±0.300)、(2.938±0.150)、(0.958±0.180) μg·mL-1。高氏組還原糖質(zhì)量濃度為(22.091±1.913) μg·mL-1，聚乙烯相對分子質(zhì)量分別為2000、5000、100000的粉末組和膜片組的還原糖質(zhì)量濃度分別為(15.664±1.764)、(12.152±1.833)、(7.668±1.764)和(2.660±0.000) μg·mL-1。經(jīng)測定，培養(yǎng)液中含有漆酶和錳過氧化物酶，酶活力分別為3000~3500 U·L-1和2000~2600 U·L-1。各組pH值均有不同程度下降，如圖3（d）所示，14 d后pH值為7.20，高氏組、2K組、5K組、10W組、膜片組分別下降到5.22、5.57、5.83、6.22、6.67（偏正值為±0.02）。

圖3 菌株L1在無碳源培養(yǎng)液成分及含量測定Fig. 3 Growth curve and protein determination results of strain L1 in the culture medium with polyethylene as sole carbon source

2.2.2 殘留聚乙烯固體物質(zhì)的性能測定結(jié)果

電鏡觀察發(fā)現(xiàn)PE膜片上形成大量貫穿孔洞和降解微孔，且有菌株聚合附著，如圖4b所示。

PE表面能的大小可由水接觸角的大小來反映，接觸角越大，表面能越低，疏水性越強。如表2所示，空白對照組為0 d組，其膜片水接觸角為(78.58°±0.10°)，疏水性強，60 d后，膜片水接觸角縮至(41.25°±0.16°)；膜片親水性增強，表面能增大。膜片的拉伸強度以及斷裂伸長率等力學(xué)性能也下降，膜片表現(xiàn)出卷邊、多褶皺、易破損等現(xiàn)象。

圖4 SEM觀察聚乙烯膜片表面Fig. 4 SEM observation of the surface of polyethylene film

表2 膜片對照組和試驗組的水接觸角、拉伸強度、斷裂伸長率測定結(jié)果Table 2 Water contact angle, tensile strength and elongation at break of the diaphragm between the control group and the test group

表3 聚乙烯生物降解60 d的失重率統(tǒng)計Table 3 Weight loss ratio of polyethylene biodegradation after 60 days

由表3可知，相對分子質(zhì)量為2000的PE粉末降解率最大，降解效果最好，菌株長勢最旺。其次依次為5000、100000、膜片，失重率分別為(35.81%±0.39%)、(22.14%±0.48%)、(12.19%±0.74%)和(5.57%± 0.22%)。烘干后的PE粉末跟實驗前相比，顏色由白色變成暗黃色，附著有菌體?？瞻讓φ战M，粉末外觀在實驗前后無變化。

3 分析與討論

微生物在非偏好的環(huán)境下會啟動適應(yīng)機制來維持自身生命活動，一般微生物難以利用PE為碳源，PE并非東方擬無枝酸菌的偏好碳源，但該菌在PE培養(yǎng)基中的生長濃度高，證明菌株L1在生長過程中啟動了適應(yīng)機制，利用PE為碳源進行生長代謝。菌體生長時會包裹聚乙烯粉末，形成微小菌球，沉積于培養(yǎng)液底部，懸浮菌體減少，導(dǎo)致OD600值偏低。PE培養(yǎng)基中不含糖類物質(zhì)，但經(jīng)過14 d的培養(yǎng)后，在不同PE相對分子質(zhì)量的培養(yǎng)液中檢測出還原糖，說明東方擬無枝酸菌利用唯一碳源PE進行一系列生化反應(yīng)，最終生成糖類物質(zhì)，且在這個過程中還產(chǎn)生了酸性物質(zhì)，導(dǎo)致pH值降低。相關(guān)研究表明，微生物在降解聚乙烯時，會分泌胞外聚合物；不管是酶類還是胞外聚合物，都有助于微生物侵蝕塑料表面（Volke et al.，2002）。

上清液蛋白含量可反映菌株分泌胞外蛋白的情況，測得的蛋白質(zhì)濃度越高，說明菌體分泌胞外蛋白越多，降解PE的代謝活動越活躍；相對分子質(zhì)量越低的PE，越容易被菌株利用。培養(yǎng)液殘留PE固體物質(zhì)分析結(jié)果表明，在菌株L1的作用下，PE重量減輕，后期清洗時，難以徹底洗脫PE材料上的菌體，導(dǎo)致稱取的殘留PE重量比實際重量大，導(dǎo)致失重率偏低。

電鏡圖像顯示，膜片多處被降解，形成孔洞破損。力學(xué)性能和水接觸角測定結(jié)果表明，L1作用后的PE材料，膜片上出現(xiàn)孔洞，導(dǎo)致膜片質(zhì)地不均，受力不均，抗拉性能下降；親水性增強，表面能增大，推測降解過程中，菌株將PE的烴鏈氧化，生成了-OH、-CHO、-COOH、-COOC-等親水性基團（盧景江，2014）。

ABTS法和愈創(chuàng)木酚法檢測結(jié)果表明，培養(yǎng)液中有漆酶和錳過氧化物酶產(chǎn)生，且二者的酶活力較高。Santo et al.（2013）發(fā)現(xiàn)漆酶能夠作用于聚乙烯分子并產(chǎn)生羰基，從而降低聚乙烯分子的相對分子質(zhì)量；還有研究指出（楊金水等，2003）錳過氧化物酶（MnP）被培養(yǎng)基中的電子供體Mn2+還原，Mn2+變成Mn3+，再與有機酸結(jié)合形成穩(wěn)定高氧化還原電勢，在脂肪酸等介質(zhì)的助力下，可以切斷穩(wěn)定的化學(xué)鍵，如C-H。推測本實驗中，漆酶首先對烴鏈進行末端氧化，使長鏈斷裂成短鏈，適當(dāng)相對分子質(zhì)量大小的短鏈能被菌體利用生成脂肪酸，而后進入脂肪酸β氧化途徑，最終生成H2O、CO2和腐殖質(zhì)；降解體系中，在逐步產(chǎn)生-COOH并初步形成脂肪酸后，MnP就開始發(fā)揮其斷裂長烴鏈C-H鍵的作用。

4 結(jié)論

本研究從土壤中分離出了東方擬無枝酸菌，發(fā)現(xiàn)其在環(huán)境保護與治理方面具有特殊潛能。在相對分子質(zhì)量越小的無碳源培養(yǎng)基中，東方擬無枝酸菌菌體濃度和蛋白濃度越高，聚乙烯失重率越大，降解效果越好。該菌株能以低相對分子質(zhì)量、中高相對分子質(zhì)量以及高相對分子質(zhì)量甚至超高相對分子質(zhì)量PE為唯一碳源和能源進行生長。該菌株在降解膜片過程中改變了PE分子結(jié)構(gòu)，增加了PE表面官能團數(shù)量，使其力學(xué)性能降低，親水性增大，有利于菌體粘附并降解PE。東方擬無枝酸菌分泌具有水解和氧化作用的胞外酶，對PE長烴鏈進行氧化和斷鏈。本研究推測氧化酶類——漆酶、氧化還原酶類——錳過氧化物酶與東方擬無枝酸菌降解PE有關(guān)。本研究結(jié)果為后期研究東方擬無枝酸菌降解聚乙烯的機理奠定了理論基礎(chǔ)，拓寬了聚乙烯降解菌株資源庫，對將來研究塑料生物降解機理具有一定輔助作用。

ABRUSCI C, PABLOS J L, CORRALES T, et al. 2011. Biodegradation of photo-degraded mulching films based on polyethylenes and stearates of calcium and iron as pro-oxidant additives [J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 65(3): 451-459.

BRIASSOULIS D, ARISTOPOULOU A, BONORA M, et al. 2004. Degradation characterisation of agricultural low-density polyethylene films [J]. Biosystems engineering, 88(2): 131-143.

FUJISAWA M, HIRAI H, NISHIDA T. 2001. Degradation of polyethylene and nylon-66 by the laccase-mediator system [J]. Journal of Polymers and the Environment, 9(3): 103-108.

HARSHVARDHAN K, JHA B. 2013. Biodegradation of low-density poly-ethylene by marine bacteria from pelagic waters, Arabian Sea, India [J]. Marine Pollution Bulletin, 77(1): 100-106.

IOAKEIMIDIS C, FOTOPOULOU K N, KARAPANAGIOTI H K, et al. 2016. The degradation potential of PET bottles in the marine environment: An ATR-FTIR based approach [J]. Science Reports, 6(23501): 1-8.

SANTO M, WEITSMAN R, SIVAN A. 2013. The role of the copper-binding enzyme-laccase-in the biodegradation of polyethylene by the aetinomycete Rhodococcus ruber [J]. International Biodeterioration & Biodegradation 84: 204-210.

SOWMYA H V, KRISHNAPPA M, THIPPESWAMY B. 2014. Degradation of polyethylene by Trichoderma harzianum—SEM, FTIR, and NMR analyses [J]. Environmental monitoring and assessment [J]. 186(10): 6577-6586.

SURESH B, MARUTHAMUTHU S, KANNAN M, et al. 2011. Mechanical and surface properties of low-density polyethylene film modified by photo-oxidation [J]. Polymer Joumal, 43: 398-406.

VOLKE-S T, SAUCEDO-C G, GUTIERREZ-R M, et al. 2001. Thermally treated low density polyethylene biodegradation by Penicillium pinophilum and Aspergillus niger [J]. Journal of Applied Polymer Science, 83(2): 305-314.

YOSHIDA S, HIRAGA K, TAKEHANA T, et al. 2016. A bacterium that degrades and assimilates poly (ethylene terephthalate) [J]. Science, 351(6278): 1196-1199.

曹民干, 張永福. 2006. 聚乙烯薄膜的生物降解研究[J]. 塑料工業(yè), 34(增刊): 249-251.

崔福齋, 馮慶玲. 2004. 生物材料學(xué)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社: 3-5 .

馮思玲. 2009. 系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建方法研究[J]. 信息技術(shù), 6(32): 38-40, 44.

晉果果, 翁海波, 李萍萍等. 2011. 高溫木質(zhì)素降解菌Geobacillus caldoxylosilyticus J16的篩選及其產(chǎn)酶發(fā)酵性質(zhì)研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 27(8): 334-339.

李曉玲. 2011. 紅樹林來源白淺灰鏈霉菌MGR072次級代謝產(chǎn)物的研究和核糖體工程優(yōu)化[D]. 福建廈門: 國家海洋局第三海洋研究所: 3-5.

林俊芳, 劉志明, 陳曉陽, 等. 2009. 真菌漆酶的酶活測定方法評價[J].生物加工過程, 7(4): 1-8.

盧景江. 2014. 膠質(zhì)類芽孢桿菌KNP414抗逆比較基因組及氮饑餓的轉(zhuǎn)錄組分析[D]. 杭州: 浙江理工大學(xué): 1.

羅貝旭. 2013. 聚乙烯降解菌的篩選、鑒定和降解特性的研究[D]. 成都:四川師范大學(xué): 13-32.

沈萍, 陳向東. 2007. 微生物學(xué)實驗[M]. 北京: 高等教育出版社: 241.

楊金水, 袁紅莉, 陳文新. 2003. 錳過氧化物酶 (MnP) 的研究進展[J].生物技術(shù), 13(2): 45-47.

楊軍, 宋怡玲, 秦小燕. 2007. 聚乙烯塑料的生物降解研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 28(5): 1165-1168.

張鵬. 2007. 以ABTS為底物測定漆酶活力的方法[J]. 印染助劑, 24(1): 43-45.

周金燕, 張發(fā)群, 舒遠才. 1993. 愈創(chuàng)木酚測定錳過氧化物酶活力[J]. 纖維素科學(xué)與技術(shù), 1(1): 34-37.

Screening A Polyethylene Degrading Strain and Study on the Degradation Characteristics

ZHONG Yue1, LI Yuzhu1, ZHANG Ronglin1, LUO Beixu1, ZHANG Erliang1*, TAO Zongya1, ZHU Wenkun2
1. College of life sciences, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China;
2. College of life science, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China

This is a study about the solution to degrade the refractory polyethylene plastic in natural environmental .We disintegrated a strain from soil that could degrade polyethylene plastic. After screening and purification, we began our experiments by doing physiological and biochemical identification, 16S rDNA sequence cloning and constructing a phylogeny tree. In this case, polyethylene powder (relative molecular mass was 2 000, 5000 and 100 000, respectively) and polyethylene film (relative molecular mass was greater than 400 000) served as the sole carbon source successively, the strain could grow in the based liquid medium then cultured in 28 ℃, 180 rpm. Every 24 h, we measured the thalli growth concentration, reducing sugar and pH value in spectrophotometry. After 14 days ,we measured the activity of laccase and manganese peroxidase in ABTS assay and methoxyphenol method. 60 days later, we weighed the polyethylene’s remaining, observed the apparent film by using the scanning electron microscopy and measured the changes about the film of mechanical properties. The results showed that it was identified as Amycolatopsis orientalis. The growth concentration got smaller when the relative molecular mass of polyethylene got bigger. Extracellular protein content was (27.625±0.400)~(0.958±0.180) μg·mL-1. The reducing sugar was loaded with (15.664±1.764)~(2.660±0.000) μg·mL-1. And the pH value was decreased dramatically. The enzyme activity of laccase and manganese peroxidase was 3 500~3 000 U·L-1and 2 600~2 000 U·L-1. The weight loss rate of polyethylene was (35.81%±0.39%)~(5.57%±0.22%). We observed that a large number of pores and large area of cell adhered to the surface of the PE film via SEM. Mechanical properties of the film was decreased dramatically, the surface energy was decreased, the contact angle of the film became smaller. It was proved that Amycolatopsis orientalis could degrade polyethylene directly and efficiently. Our study speculates this stain can secrete exoenzyme, and oxidate the polyethylene long hydrocarbon chains. At the same time, it can increase the surface energy of polyethylene. At the end, long hydrocarbon chains will transform into small molecular. We predicted that laccase and manganese peroxidase play an important role in degrading the polyethylene.

polyethylene plastics; Amycolatopsis orientalis; biodegradation; laccase; manganese peroxidase

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.04.020

X172

A

1674-5906（2017）04-0681-06

鐘越, 李雨竹, 張榕麟, 羅貝旭, 張爾亮, 陶宗婭, 竹文坤. 2017. 一株聚乙烯降解菌的篩選及其降解特性研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 26(4): 681-686.

ZHONG Yue, LI Yuzhu, ZHANG Ronglin, LUO Beixu, ZHANG Erliang, TAO Zongya, ZHU Wenkun. 2017. Screening a polyethylene degrading strain and study on the degradation characteristics [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(4): 681-686.

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201610636017）；四川省生物質(zhì)改性材料工程技術(shù)研究中心課題（11ZXBK03）

鐘越（1990年生），女，碩士研究生，從事應(yīng)用與環(huán)境微生物學(xué)研究。E-mail: 1990yaoyao@163.com

*通信作者：張爾亮（1959年生），男，教授，碩士，從事應(yīng)用與環(huán)境微生物學(xué)研究。E-mail: 1074356205@qq.com

2016-11-01