普罗威登斯属细菌的重金属吸附行为及转录组测序分析

发布时间：2020-11-01 16:21

　　目前,随着我国工农业化水平的提升,导致重金属污染土壤更加严重。由于微生物修复具有无二次污染、生长周期短、成本低且治理效果好的优势,因此利用微生物修复土壤重金属污染成为研究热点。本文从湖南省株洲市某冶炼厂周围重金属污染土壤中,分离出一株新的耐受Mn(II)的细菌菌株普罗威登斯菌属(Providencia sp.)。通过生物化学和分子技术手段证明了LLDRA6菌株具有高Mn(II)耐受性和生物吸附能力。再通过多种表征方法和等温模型研究了菌株对重金属的吸附机理。利用菌株液体对原始重金属污染土壤进行生物淋洗,以验证菌株在实际使用中修复重金属污染土壤的能力。通过转录组测序和分析,找出其差异表达的基因,实时定量聚合酶链反应用于验证差异表达的基因,并鉴定其抗性基因。1、重金属耐性菌株的筛选与鉴定。从湖南株洲清水塘某冶炼厂周围重金属污染区采集土壤和污泥中,筛选出一株对Mn(II)具有较高耐受性的细菌菌株。目的菌株被鉴定为普罗威登斯菌属,并命名为Providencia sp.LLDRA6。其GenBank登录号为MH644827.1。2、目的菌株的生长曲线及表征。研究了目的菌株的生长曲线,测定其最适的pH和最适的生长温度分别为7,35℃。同时详细的研究了目的菌株对六种重金属的耐受性。结果显示Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cr~(6+)、Zn~(2+)和Mn~(2+)的最大抗性分别为2、4、4、10、200和500 mM,其中对Mn~(2+)的抗性最大。SEM-EDS,TEM数据证实菌株对Mn~(2+)具有表面吸附和胞内富集作用,FT-IR数据证实,在细胞表面上吸附锰之后,O-H,C-H,N-H,C-N,O-C-O和C-O的峰发生位移。XPS和XRD证实了LLDRA6菌株能够将Mn(II)氧化为Mn(III)和Mn(IV)。3、溶液的初始浓度(范围从25 mM到200 mM),pH和温度对Mn(II)的生物吸附的影响。根据准二级动力学和Langmuir等温线模型,在最优条件下定量吸附Mn(II),其生物吸附最大容量为291.438mg/g。菌株吸附热力学分析表明,菌株吸附过程是非自发的和吸热的。从生物淋洗获得的数据显示,土壤中的Pb,Cr,Cd,Cu,Mn和Zn被去除了66.3%、49.1%、56%、62.7%、50.7%和45%。4、菌株的转录组测序和分析。结果表明:菌株基因组大小为4,34Mb,共有3956个基因,而差异表达的基因数量为543个,其中上调基因257个,下调基因286个。并对这些差异表达基因进行了GO功能注释和KEGG生物通路分类。从差异基因中精选出24个显著差异基因进行了RT-qPCR验证,结果与转录组分析结果保持一致,证实了转录组测序结果的准确性。
【学位单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X172;X53;Q933
【部分图文】：