萎縮芽孢桿菌(Bacillusatrophaeus)與鈾、鉻相互作用機(jī)理研究.pdf

1、微生物修復(fù)是治理核素(重金屬)污染的一種廉價(jià)、高效、環(huán)境友好的方法，近些年來成為研究的熱點(diǎn)。Ua菌株為實(shí)驗(yàn)室前期從鈾尾礦庫礦渣中分離得到，經(jīng)鑒定，該菌株與對(duì)U(VI)、Cr(VI)有較強(qiáng)去除能力的ATCC9372菌株同為萎縮芽孢桿菌。為了獲得微生物對(duì)U(VI)、Cr(VI)的去除效應(yīng)及其相互作用機(jī)理，本研究首先考察了兩株萎縮芽孢桿菌對(duì)U(VI)、Cr(VI)的耐受性及去除能力差異，然后采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)驗(yàn)證YtiB基因、YthA基因、Pho

2、N基因?qū)(VI)、Cr(VI)的去除效應(yīng)，最后結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序分析兩株菌應(yīng)對(duì)Cr(VI)脅迫的表達(dá)機(jī)理。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)通過考察萎縮芽孢桿菌ATCC9372菌株與Ua菌株對(duì)U(VI)、Cr(VI)的耐受性及去除能力差異發(fā)現(xiàn)，微生物對(duì)重金屬的去除能力與其的耐受性有關(guān)，同一種屬的微生物對(duì)重金屬的去除效應(yīng)也存在較大差異。當(dāng)U(VI)濃度低于80mg/L時(shí)，兩株菌的去除效應(yīng)基本一致；U(VI)濃度達(dá)到120mg/L時(shí)，ATC

3、C9372菌株對(duì)U(VI)的去除率到達(dá)93.33％，比Ua菌株高出約20%。當(dāng)Cr(VI)濃度低于20mg/L時(shí)，兩株菌的去除效應(yīng)基本一致，當(dāng)Cr(VI)濃度達(dá)到40mg/L時(shí)，兩株菌的去除效應(yīng)差異巨大，兩株菌對(duì)U(VI)、Cr(VI)去除表現(xiàn)出的去除能力差異可能與Ua菌株的來源有關(guān)，也可能與微生物對(duì)不同重金屬去除能力的不同有關(guān)。
　　(2)選取對(duì)U(VI)、Cr(VI)有較好耐受性及去除能力的萎縮芽孢桿菌ATCC9372菌株為宿

4、主菌，以pBS-E DNA為表達(dá)載體，利用穿梭表達(dá)載體的構(gòu)建策略，分別將YtiB基因、YthA基因、PhoN基因?qū)胨拗骶?，成功?gòu)建了ATCC9372-YtiB菌株、ATCC9372-YthA菌株、ATCC9372-PhoN菌株，為探究YtiB基因、YthA基因、PhoN基因?qū)(VI)、Cr(VI)的去除影響提供了研究材料。
　　(3)以萎縮芽孢桿菌ATCC9372菌株為對(duì)照，考察ATCC9372-YtiB菌株、ATCC937

5、2-YthA菌株、ATCC9372-PhoN菌株對(duì)U(VI)、Cr(VI)的去除效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，ATCC9372-YtiB菌株對(duì)120mg/L U(VI)的去除率下降了7.55%，對(duì)40mg/L Cr(VI)的去除率下降了11.95%；ATCC9372-YthA菌株對(duì)120mg/L U(VI)的去除率下降了7.43%，對(duì)40mg/L Cr(VI)的去除率下降了23.19%；ATCC9372-PhoN菌株對(duì)120mg/L U(VI)的去除

6、率上升了5.11%，對(duì)40mg/L、60mg/L、80mg/L Cr(VI)的去除率分別上升了2.91%、15.03%和16.24%。初步表明YtiB基因、YthA基因?qū)(VI)、Cr(VI)的去除是負(fù)相關(guān)的，PhoN基因?qū)(VI)、Cr(VI)的去除是正相關(guān)的。
　　(4)分別對(duì)40mg/L Cr(VI)處理的萎縮芽孢桿菌ATCC9372菌株和Ua菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析，發(fā)現(xiàn)40mg/L Cr(VI)處理后ATCC9372菌

7、株有197個(gè)基因出現(xiàn)上調(diào)，196個(gè)基因出現(xiàn)下調(diào)，Ua菌株有228個(gè)基因出現(xiàn)上調(diào)，144個(gè)基因出現(xiàn)下調(diào)；通過GO功能注釋發(fā)現(xiàn)參與BP過程的基因出現(xiàn)較大的差異表達(dá)，這說明微生物應(yīng)對(duì)重金屬脅迫以調(diào)節(jié)自身的新陳代謝為主；由KEGG基因通路注釋可知基因在生物體內(nèi)參與復(fù)雜的代謝途徑，其功能并不只由自身決定，與其參與的代謝途徑也有關(guān)系。Ua菌株中的YtiB基因和YthA基因表達(dá)量分別由294個(gè)、350個(gè)降為281個(gè)、256個(gè)，出現(xiàn)下調(diào)，這與轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證