桂林理工大学

详情

白腐真菌铁载体的提纯及特性分析

申报人：陆延涛 申报日期：2025-04-29

基本情况

2025年批次
白腐真菌铁载体的提纯及特性分析 学生申报
创新训练项目
工学
环境科学与工程类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
本项目旨在对白腐真菌产生的铁载体进行提纯和特性分析，以揭示其在环境修复和生物技术应用领域的潜在价值。白腐真菌凭借其独特的降解酶系统及共代谢等机制，能有效降解多种有机物。在水环境中铁限制普遍存在的背景下，白腐真菌能够通过产生铁载体来利用水中的三价铁用于自身代谢从而降解有机污染物。而铁载体自身也在石油碳氢化合物污染修复、重金属污染治理和纸浆生物漂白中显示出重要作用。由于铁载体的分子量一般不超过1000，难以通过PAGE电泳等方法测定分子量及分析其特性,故采用层析、沉淀、冻干等技术提纯铁载体，并进行氨基酸组分分析。随后，对提纯的铁载体进行检测，初步探究其特性。通过对白腐真菌铁载体的深入研究，本项目将为微生物营养机制提供科学依据，有助于选取适当种类的材料，从而更好的将其用于环境生物修复的实际应用中。
无
主持国家自然科学基金青年基金1项、广西自然科学基金青年/面上基金各1项、广西科技基地和人才专项1项
若本项目获得立项，指导教师承诺：1）安排有相关研究基础的硕士研究生一对一进行指导实验；2）按1:3投入研究经费。
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
陆延涛 环境科学与工程学院 环境工程（实验班） 2023 设计实验方案，进行实验操作
赖嘉俊 环境科学与工程学院 环境工程 2023 实验数据的分析处理
韦翊台 环境科学与工程学院 环境工程 2023 查阅相关文献，参与实验设计与论文撰写
卢征 环境科学与工程学院 环境工程（实验班） 2023 协助进行实验操作，进行数据汇总与分析
冯金杰 环境科学与工程学院 环境工程 2023 协助进行实验操作，撰写科研报告

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
李宁杰 环境科学与工程学院 否

立项依据

  本项目旨在对白腐真菌产生的铁载体进行提纯和特性分析，以揭示其在环境修复和生物技术应用领域的潜在价值。白腐真菌凭借其独特的降解酶系统及共代谢等机制，能有效降解多种有机物。在水环境中铁限制普遍存在的背景下，白腐真菌能够通过产生铁载体来利用水中的三价铁用于自身代谢从而降解有机污染物。而铁载体自身也在石油碳氢化合物污染修复、重金属污染治理和纸浆生物漂白中显示出重要作用。由于铁载体的分子量一般不超过1000，难以通过PAGE电泳等方法测定分子量及分析其特性,故采用层析、沉淀、冻干等技术提纯铁载体，并进行氨基酸组分分析。随后，对提纯的铁载体进行检测，初步探究其特性。通过对白腐真菌铁载体的深入研究，本项目将为微生物营养机制提供科学依据，有助于选取适当种类的材料，从而更好的将其用于环境生物修复的实际应用中。
（1）在铁限制条件下培养白腐真菌菌种，测定其铁载体产生量。
（2）优化白腐真菌的培养条件，提高铁载体产量。
（3）通过层析、沉淀和冻干等技术对铁载体进行提纯。
（4）利用高压液相色谱（HPLC）和光谱分析等方法对铁载体的化学结构进行鉴定。
  近年来，越来越多的研究表明，铁载体在许多微生物铁吸收过程中发挥着重要作用。铁对于木材降解真菌极为重要，这种金属不仅在中枢代谢中起关键作用，而且还是参与生物质转化的几种酶的关键辅助因子。此外，像P.chrysosporium可以通过Fenton反应产生羟基自由基。然而，铁在自然环境中主要以氧化态的铁存在，形成氢氧化物的胶体颗粒，溶解度极低。环境中的游离铁离子浓度为皮摩尔级别，而微生物生长需要毫摩尔级别浓度的铁，因此铁氧化物的生物利用性较差。合成和利用铁载体来从环境中吸收铁是微生物常用的手段。
铁载体的分泌使微生物能够捕获到满足生命活动所需的铁。此外，铁载体在环境污染与资源利用领域也有诸多应用，如可以加速矿物溶解，促进土壤重金属和有机污染物修复，并作用于植物生长和生物防治等。铁载体能够螯合多种重金属离子，如Mo、Mn、Co、Ni等，并促进这些金属离子在环境中的迁移和转化。这一特性使得铁载体在重金属污染修复方面具有重要应用。通过引入能够产生铁载体的微生物或合成型铁载体，可以有效地去除土壤和水体中的重金属离子，从而减轻重金属污染对环境和生态系统的影响。此外，铁载体还能促进有机污染物的降解。在废水处理过程中，铁载体可以吸附并固定住水中的有机污染物，同时利用其催化活性将这些污染物转化为无害的物质。这一特性使得铁载体在废水处理、气体净化和有机合成等领域具有广泛的应用前景。目前，铁载体的合成和转运，及其在与宿主相互作用中的相应机制研究主要集中于细菌和部分真菌。关于白腐真菌的铁载体产生与利用情况的研究尚不明确。通过研究铁载体的结构和含量与微生物的群落结构和功能特征的相互影响，能够促进铁载体在环境中的应用。
1.利用高压液相色谱等现代分析技术对白腐真菌产生的铁载体进行精确分析，丰富白腐真菌在铁限制环境下生长代谢的相关信息
2.结合现代分析技术，对铁载体的化学结构和生物活性进行深入研究
5.1技术路线
（1）菌体培养
采用白腐真菌的模式菌种黄孢原毛平革菌（Phanerocheate chrysosporium BKMF-1767）作为实验菌种，该菌种购自中国典型培养物保藏中心（CCTCA，F96007），菌种于-20℃下冷冻保存。将菌种于30℃活化1h后在葡萄糖土豆琼脂培养基上经过传代培养。培养7d后的菌种于4℃保存，同样于30℃活化1h后在微量元素液体培养基中培养用作实验。
液体培养基具体配方为：20mmol/L的酒石酸—酒石酸钠缓冲液，液体培养基中含2g/LKH2PO4、0.5g/LMgS04、0.1g/LCaCl2、0.089g/LZnSO4•7H2O、0.112 g/LMnSO4•H2O、0.05g/LCuSO4•5H2O、0.001g/L维生素B1、0.12g/L酒石酸铵、10g/L葡萄糖。
另需向接种好的液体培养基中分别加入不同浓度的FeCl3•3H2O、FeS04•7H2O，在121℃条件下高压蒸汽灭菌30min放在超净工作台冷却后接种1%的孢子悬浊液，随后置于恒温振荡培养箱中培养（14d、30℃、180r/min），每组做3个平行。
（2）白腐真菌培养过程中的铁载体产生量测定
采用CAS溶液法检测非特异性铁载体的产生情况。这种使用铬天青（CAS）的比色测定基于铁载体结合铁的能力，不区分化学结构。将1.0ml等分试样的真菌培养上清液与1.0mlCAS测定溶液混合。用未接种的培养基作为对照，测量630nm处的样品和参比吸光度确定铁载体的浓度。异羟肟酸酯型结构的存在通过Csáky法一式两份测定。该测定包括在硫酸中消解含有异羟肟酸的样品，以检测结合的羟胺。粉红色表示阳性反应，反应的强度取决于羟胺的释放。用盐酸羟胺溶液获得校准曲线。

5.2拟解决的问题
提高白腐真菌铁载体的产生量，通过铁载体的提纯明确其化学结构，评估其在环境污染修复中的效果。

5.3预期成果
发表一篇中文核心论文。

2025.4-2025.6
探索最大铁载体产生量的真菌培养条件
2025.6-2025.10
铁载体的提纯与分析
2025.10-2025.12
数据整理，数据分析，撰写文章
2025.12-2026.2
进行文章的修改润色，进行项目总结
2026.2-2026.3
发表论文，项目结题


[1]Ningjie Li*, Jieyu Yu, Xiaojie Wang, Liu Chen, Hong Jiang, Wenjie Zhang. Growth, oxidative stress and ability to degrade tetrabromobisphenol A of Phanerochaete chrysosporium in the presence of different nano iron oxides [J]. Water, 2024, 16(4): 567. (SCI)
[2]Liu Chen, Zeyu Zhang, Rui Yang, Xiaojie Wang, Jieyu Yu, Hong Jiang, Wenjie Zhang, Beidou Xi, Xiaojie Sun, Ningjie Li*. Nano Fe3O4 improved the electron donating capacity of dissolved organic matter during sludge composting [J]. Journal of Environmental Management, 2024, 369: 122354. (SCI)
[3]Ning-Jie Li*, Qi Lan, Jing-Hang Wu, Jie Liu, Xue-Hong Zhang, Feng Zhang, Han-Qing Yu. Soluble microbial products from the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium as the bioflocculant for municipal wastewater treatment. Science of The Total Environment, 2021, 780:146662. (SCI)
[4]Zhongwei Chen, Ningjie Li*, Qi Lan, Xuehong Zhang, Lei Wu, Jie Liu, Rui Yang. Laccase inducer Mn2+ inhibited the intracellular degradation of norfloxacin by Phanerochaete chrysosporium.International Biodeterioration & Biodegradation, 2021, 164:105300. (SCI)
[5]Ningjie Li*, Jie Liu, Rui Yang, Lei Wu. Distribution, characteristics of extracellular polymeric substances of Phanerochaete chrysosporium under lead ion stress and the influence on Pb removal. Scientific Reports, 2020, 10:17633. (SCI)
[6]Ningjie Li*, Xuehong Zhang, Dunqiu Wang, Yan Cheng, Lei Wu, Linbo Fu. Contribution characteristics of the in situ extracellular polymeric substances (EPS) in Phanerochaete chrysosporium to Pb immobilization. Bioprocess and Biosystems Engineering, 2017, 40 (10):1447-1452. (SCI)
[7]Guangming Zeng, Ningjie Li*, Danlian Huang, Cui Lai, Meihua Zhao, Chao Huang, Zhen Wei, Piao Xu, Chen Zhang, Min Cheng. The stability of Pb species during the Pb removal process by growing cells of Phanerochaete chrysosporium. Applied Microbiology andBiotechnology, 2015, 99:3685-3693. (SCI)
本项目依托指导教师李宁杰副教授的实验室进行。桂林理工大学实验室具有研究相关的大型仪器，实验设备较为齐全，如高效液相色谱仪、冷冻干燥器等，提供了开展项目研究所需的软硬件条件。

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 6500.00 无 3250.00 3250.00
1. 业务费 2000.00 无 1000.00 1000.00
（1）计算、分析、测试费 2000.00 液相色谱测试费 1000.00 1000.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 0.00 无 0.00 0.00
（4）文献检索费 0.00 无 0.00 0.00
（5）论文出版费 0.00 无 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 1000.00 冷冻干燥机真空泵机油等 500.00 500.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 3500.00 基本化学试剂、生物试剂、实验耗材等材料费 1750.00 1750.00
结束

用户单位： 桂林理工大学        

版权所有： 南京先极科技有限公司