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

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

2、N基因對U(VI)、Cr(VI)的去除效應，最后結合轉錄組測序分析兩株菌應對Cr(VI)脅迫的表達機理。主要研究結果如下：
　　(1)通過考察萎縮芽孢桿菌ATCC9372菌株與Ua菌株對U(VI)、Cr(VI)的耐受性及去除能力差異發(fā)現(xiàn)，微生物對重金屬的去除能力與其的耐受性有關，同一種屬的微生物對重金屬的去除效應也存在較大差異。當U(VI)濃度低于80mg/L時，兩株菌的去除效應基本一致；U(VI)濃度達到120mg/L時，ATC

3、C9372菌株對U(VI)的去除率到達93.33％，比Ua菌株高出約20%。當Cr(VI)濃度低于20mg/L時，兩株菌的去除效應基本一致，當Cr(VI)濃度達到40mg/L時，兩株菌的去除效應差異巨大，兩株菌對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，也可能與微生物對不同重金屬去除能力的不同有關。
　　(2)選取對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為表達載體，利用穿梭表達載體的構建策略，分別將YtiB基因、YthA基因、PhoN基因導入宿主菌中，成功構建了ATCC9372-YtiB菌株、ATCC9372-YthA菌株、ATCC9372-PhoN菌株，為探究YtiB基因、YthA基因、PhoN基因對U(VI)、Cr(VI)的去除影響提供了研究材料。
　　(3)以萎縮芽孢桿菌ATCC9372菌株為對照，考察ATCC9372-YtiB菌株、ATCC937

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

6、率上升了5.11%，對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基因對U(VI)、Cr(VI)的去除是負相關的，PhoN基因對U(VI)、Cr(VI)的去除是正相關的。
　　(4)分別對40mg/L Cr(VI)處理的萎縮芽孢桿菌ATCC9372菌株和Ua菌株進行轉錄組測序分析，發(fā)現(xiàn)40mg/L Cr(VI)處理后ATCC9372菌

7、株有197個基因出現(xiàn)上調，196個基因出現(xiàn)下調，Ua菌株有228個基因出現(xiàn)上調，144個基因出現(xiàn)下調；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，這說明微生物應對重金屬脅迫以調節(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系。Ua菌株中的YtiB基因和YthA基因表達量分別由294個、350個降為281個、256個，出現(xiàn)下調，這與轉基因驗證