基于抗鉻基因和亞硫酸鹽還原酶特性的優(yōu)勢(shì)菌除鉻機(jī)理研究.pdf

1、細(xì)菌質(zhì)粒往往與重金屬抗性機(jī)制具有密切關(guān)系，而亞硫酸鹽還原酶在重金屬的去除過(guò)程中也起到關(guān)鍵的作用。因此，本文從抗性質(zhì)粒和還原酶角度研究?jī)芍昵捌诤Y選得到的優(yōu)勢(shì)菌的除鉻(Ⅵ)機(jī)理。通過(guò)質(zhì)粒誘導(dǎo)、質(zhì)粒提取、質(zhì)粒去除和質(zhì)粒轉(zhuǎn)化等試驗(yàn)對(duì)菌株質(zhì)粒的特性進(jìn)行研究，確定鉻(Ⅵ)抗性與菌株質(zhì)粒、質(zhì)?？截悢?shù)與鉻(Ⅵ)去除率之間的關(guān)系；通過(guò)鉻(Ⅵ)對(duì)優(yōu)勢(shì)菌的產(chǎn)酶效率、酶活的影響，以及菌株亞硫酸鹽還原酶特性與除鉻(Ⅵ)效率的相互關(guān)系研究，探究亞硫酸鹽還原酶與鉻(

2、Ⅵ)去除之間的相關(guān)性，確定鉻(Ⅵ)負(fù)荷與亞硫酸鹽還原酶的酶活性、產(chǎn)酶效率的關(guān)系。
　　 通過(guò)耐受性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩株除鉻優(yōu)勢(shì)菌對(duì)鉻(Ⅵ)表現(xiàn)出較高的耐受性，耐受濃度分別為80 mg/L和100 mg/L，而且從兩株菌的生長(zhǎng)曲線看出，B菌對(duì)鉻(Ⅵ)的適應(yīng)性更好，在0-100 mg/L的鉻(Ⅵ)環(huán)境中，只經(jīng)過(guò)4 h左右的停滯期便進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，而A菌在60-80 mg/L的鉻(Ⅵ)中，經(jīng)過(guò)20 h左右的適應(yīng)之后才進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，同時(shí)，生

3、長(zhǎng)曲線顯示B菌生長(zhǎng)速率略低于A菌，但是在相同培養(yǎng)條件下，兩株菌的最大生長(zhǎng)量差別不明顯。采用堿裂解法對(duì)兩株除鉻優(yōu)勢(shì)菌進(jìn)行質(zhì)粒提取，并經(jīng)過(guò)瓊脂糖凝膠電泳鑒定，確證兩株菌都具有質(zhì)粒，且為閉合環(huán)狀，分子量為23 kb。鉻(Ⅵ)誘導(dǎo)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：鉻(Ⅵ)濃度為60-100 mg/L時(shí)，鉻(Ⅵ)濃度與質(zhì)?？截悢?shù)和菌株除鉻(Ⅵ)率均呈正相關(guān)性，而且隨著質(zhì)?？截悢?shù)的提高，A菌的鉻(Ⅵ)去除率從29.9％提高到46.9％，B菌的鉻(Ⅵ)去除率則從29.6％提

4、高到43.4％，從而證明了菌株質(zhì)粒很大程度上決定了菌株的除鉻效率；以30 mg/L SDS對(duì)菌株進(jìn)行質(zhì)粒去除，丟失質(zhì)粒的菌株在鉻(Ⅵ)濃度為20 mg/L的培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)，說(shuō)明其失去了抗鉻(Ⅵ)能力，因此說(shuō)明兩株菌的鉻(Ⅵ)抗性基因或受到質(zhì)粒的控制或位于質(zhì)粒上。將從兩株菌中提取的質(zhì)粒分別轉(zhuǎn)化質(zhì)控菌大腸桿菌內(nèi)，獲得質(zhì)粒后的大腸桿菌對(duì)鉻(Ⅵ)的耐受性也分別達(dá)到80 mg/L和100 mg/L，確定了兩株菌的鉻(Ⅵ)抗性基因位于菌株質(zhì)粒上。

5、
　　 在亞硫酸鹽還原酶的研究中發(fā)現(xiàn)，120 mg/L以下的鉻(Ⅵ)對(duì)酶活性沒(méi)有抑制作用，鉻(Ⅵ)在120-200 mg/L時(shí)，酶活性呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，但是對(duì)酶活性的抑制作用很小，酶活性下降了20％左右，當(dāng)鉻(Ⅵ)濃度為400-1000 mg/L時(shí)，亞硫酸鹽還原酶酶活性受到明顯的抑制作用，酶活力降低至原來(lái)的2.1％。研究也發(fā)現(xiàn)，在不對(duì)產(chǎn)酶菌株生長(zhǎng)造成抑制的前提下，鉻(Ⅵ)對(duì)菌株發(fā)酵產(chǎn)亞硫酸鹽還原酶沒(méi)有產(chǎn)生影響，且亞硫酸鹽還原酶的

6、存在有利于提高鉻(Ⅵ)的去除效果，而且單一還原酶也具有除鉻(Ⅵ)作用，當(dāng)鉻(Ⅵ)濃度低于200 mg/L，時(shí)，菌株亞硫酸鹽還原酶除鉻(Ⅵ)率在10％左右，當(dāng)鉻(Ⅵ)濃度為400-1000 mg/L時(shí)，酶活性受到抑制，除鉻(Ⅵ)率只有1％左右，鉻(Ⅵ)負(fù)荷低于200 mg/L時(shí)，亞硫酸鹽還原酶能夠有效提高鉻(Ⅵ)的去除效果。因此，兩株菌的抗鉻(Ⅵ)特性與其質(zhì)粒攜帶的抗性基因有關(guān)，同時(shí)，兩株菌能通過(guò)形成亞硫酸鹽還原酶，在鉻(Ⅵ)去除過(guò)程中能