安徽某酸性矿山废水库嗜酸菌的分离、鉴定及基因组功能分析

发布时间：2020-07-25 20:29

【摘要】：酸性矿山水(acid mine drainage,AMD)是人类矿业活动的主要污染物之一,pH通常在3.5以下,并含有高浓度的金属离子,危害十分严重。在酸性矿山废水的形成过程中,嗜酸菌发挥着至关重要的催化作用。因此,要理解酸性矿山废水的形成机制及演化过程,控制酸性矿山废水的产生,针对性的治理其污染,就需要我们真正认识酸性矿山废水区域内关键嗜酸菌的生理性质及适应机制。为此,本研究采集了安徽某铁矿的酸性矿山废水样品,从中分离纯化出了3株嗜酸菌,系统研究了其生理生化性质,并从基因组水平上分析了其适应极端环境的分子机制。主要的研究成果如下:1.从pH为3.01的酸性矿山废水中分离纯化出了3株嗜酸细菌,经16S r RNA基因测序和系统发育分析,确定它们分别为Ralstonia sp.BW、Ralstonia sp.BP和Acidocella sp.SW。2.株细菌均为化能异养嗜酸菌。Ralstonia sp.BW pH生长范围为3.0-7.0,最适pH为3.0-4.5,最适度为30℃,可在0-5%的Na Cl环境中生长。Ralstonia sp.BP pH生长范围为2.0-6.5,最适pH为3.0-5.0,最适温度为30℃,可在0-5%的Na Cl环境中生长。Acidocella sp.SW pH生长范围为2.5-6.0,最适pH为3.0-3.5,最适温度为35℃,可在0-3%的Na Cl环境中生长。3.株细菌均可耐受高浓度的耐重金属,但性能有一定差异。Ralstonia sp.BW对Zn的耐受性最强,耐受浓度高达10000 mg/L,对Cu、Cd、Ni的耐受浓度分别为1000 mg/L、1000 mg/L、150 mg/L。Ralstonia sp.BP对Cd的耐受性最强,达2000 mg/L,但对Cu、Zn、Ni都较为敏感,耐受浓度分别为50mg/L、200 mg/L、15 mg/L。Acidocella sp.SW对Zn的耐受性最强,高达15000 mg/L,对Cd、Cu、Ni的耐受能力也很强,分别为2000 mg/L、1000mg/L、500 mg/L。4.基因组学研究表明,这3株细菌具有类似的适应机制。3株细菌均含有丰富的去饱和酶基因(Des A、OLE1、ERG3),可以通过调节细胞膜的组分保持对H+的不渗透性。基因组中编码H+-ATPase(Ntp I)的基因也很丰富,可向细胞外主动泵出H+,从而保持细胞内的中性环境。5.株细菌含有丰富的重金属抗性基因,例如钴-锌-镉外排系统(Czc D)和阳离子转运ATPase(Znt A)等,通过这些酶的作用,可将Zn、Ni、Cd、Co、Cu、Hg等二价金属主动排放的细胞外。细胞膜上的砷转运蛋白Acr3则使细菌具有了抗砷的性能。Cation/multidrug efflux transporter(Acr B)可以帮助细菌消除重金属等多种有毒物质的抑制作用
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X753;X172

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本文编号：2770327