中文摘要：

环醚类化合物是一种重要的有机化工原料和溶剂，但可生物降解性较低。四氢呋喃（THF）作为工业上应用最广泛的环醚化合物，随着消费量的逐年增加，THF的环境污染问题日趋严重，迫切需要一种行之有效的方法加以去除。本申请提出在课题组已成功筛选到THF降解菌Pseudomonas sp. X12的基础上，分析相应的生化反应动力学规律并建立模型；通过同位素示踪等一系列先进的分析手段检测THF的中间产物及C代谢流，探明Pseudomonas sp. X12降解THF的代谢途径；进一步分析代谢规律并结合蛋白质组学研究，确定反应关键控速步骤、关键酶及其氨基酸序列；在此基础上克隆关键基因并使之获得高效表达。本申请旨在揭示环醚类化合物微生物降解机理，为解决目前该类化合物微生物降解研究中存在的降解活性低及微生物世代时间长的问题奠定基础。

结论摘要：

四氢呋喃（THF）作为工业上应用最广泛的环醚化合物，随着消费量的逐年增加，环境污染问题日趋严重，迫切需要一种行之有效的方法加以去除。 本项目筛选了一株高效的THF降解菌Pseudomonas oleovorans DT4，现保藏于中国典型培养物保藏中心（CCTCC No. M209151）。该菌对THF的降解速率达203.9 mgTHF/(h？g cells)，是迄今国内外文献报道的降解速率最高的THF降解菌。P. oleovorans DT4以5 mM THF为唯一碳源和能源生长时，细胞得率为0.52 g/gTHF，能量差异指数δe为1.80，显示THF降解过程需消耗大量的能量。 THF的降解符合Andrwes动力学模型，半饱和常数和抑制常数分别为65.95 mg/L和455.14 mg/L，表明菌株具有较强的THF降解能力。THF降解过程中有γ-丁内酯、琥珀酸和乙二酸等中间产物累积，最终被矿化为CO2、H2O以及生物质，THF矿化率达61.6%。单加氧酶是P. oleovorans DT4降解THF的关键酶，但研究发现其并不属于传统观点认为的细胞色素P-450酶；半缩醛氧化酶也是THF降解过程中的重要酶之一。在此基础上，提出了一条P. oleovorans DT4降解THF的代谢途径THF在单加氧酶的作用下氧化成2-羟基四氢呋喃，然后迅速脱氢生成γ-丁内酯，其在酯酶的催化作用下水解成4-羟基丁酸；该醇酸经半缩醛琥珀酸后被氧化成琥珀酸，再进一步氧化生成乙二酸、乙酸，最后被矿化为CO2。 P. oleovorans DT4的底物谱较广，可降解环境中诸多典型污染物（如苯、甲苯、正丁醚等），引人关注的是THF对苯的降解途径产生了颠覆性影响。 构建了一株无抗生素选择压力的绿色荧光蛋白菌株，经新型的活性炭纤维-海藻酸钙载体包埋后，在三相流化床反应器中处理THF废水，解析生物量、群落结构以及优势菌株的时空变化规律，形成了传质与降解反应的协同作用，获得了较高的THF去除效果。经P. oleovorans DT4强化的生物滴滤塔净化THF废气时，最大去除负荷达到120 g/(m3？h)。