【摘要】：酸性礦山水(acid mine drainage,AMD)是人類礦業(yè)活動(dòng)的主要污染物之一,pH通常在3.5以下,并含有高濃度的金屬離子,危害十分嚴(yán)重。在酸性礦山廢水的形成過程中,嗜酸菌發(fā)揮著至關(guān)重要的催化作用。因此,要理解酸性礦山廢水的形成機(jī)制及演化過程,控制酸性礦山廢水的產(chǎn)生,針對(duì)性的治理其污染,就需要我們真正認(rèn)識(shí)酸性礦山廢水區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵嗜酸菌的生理性質(zhì)及適應(yīng)機(jī)制。為此,本研究采集了安徽某鐵礦的酸性礦山廢水樣品,從中分離純化出了3株嗜酸菌,系統(tǒng)研究了其生理生化性質(zhì),并從基因組水平上分析了其適應(yīng)極端環(huán)境的分子機(jī)制。主要的研究成果如下:1.從pH為3.01的酸性礦山廢水中分離純化出了3株嗜酸細(xì)菌,經(jīng)16S r RNA基因測(cè)序和系統(tǒng)發(fā)育分析,確定它們分別為Ralstonia sp.BW、Ralstonia sp.BP和Acidocella sp.SW。2.株細(xì)菌均為化能異養(yǎng)嗜酸菌。Ralstonia sp.BW pH生長范圍為3.0-7.0,最適pH為3.0-4.5,最適度為30℃,可在0-5%的Na Cl環(huán)境中生長。Ralstonia sp.BP pH生長范圍為2.0-6.5,最適pH為3.0-5.0,最適溫度為30℃,可在0-5%的Na Cl環(huán)境中生長。Acidocella sp.SW pH生長范圍為2.5-6.0,最適pH為3.0-3.5,最適溫度為35℃,可在0-3%的Na Cl環(huán)境中生長。3.株細(xì)菌均可耐受高濃度的耐重金屬,但性能有一定差異。Ralstonia sp.BW對(duì)Zn的耐受性最強(qiáng),耐受濃度高達(dá)10000 mg/L,對(duì)Cu、Cd、Ni的耐受濃度分別為1000 mg/L、1000 mg/L、150 mg/L。Ralstonia sp.BP對(duì)Cd的耐受性最強(qiáng),達(dá)2000 mg/L,但對(duì)Cu、Zn、Ni都較為敏感,耐受濃度分別為50mg/L、200 mg/L、15 mg/L。Acidocella sp.SW對(duì)Zn的耐受性最強(qiáng),高達(dá)15000 mg/L,對(duì)Cd、Cu、Ni的耐受能力也很強(qiáng),分別為2000 mg/L、1000mg/L、500 mg/L。4.基因組學(xué)研究表明,這3株細(xì)菌具有類似的適應(yīng)機(jī)制。3株細(xì)菌均含有豐富的去飽和酶基因(Des A、OLE1、ERG3),可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的組分保持對(duì)H+的不滲透性。基因組中編碼H+-ATPase(Ntp I)的基因也很豐富,可向細(xì)胞外主動(dòng)泵出H+,從而保持細(xì)胞內(nèi)的中性環(huán)境。5.株細(xì)菌含有豐富的重金屬抗性基因,例如鈷-鋅-鎘外排系統(tǒng)(Czc D)和陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)ATPase(Znt A)等,通過這些酶的作用,可將Zn、Ni、Cd、Co、Cu、Hg等二價(jià)金屬主動(dòng)排放的細(xì)胞外。細(xì)胞膜上的砷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Acr3則使細(xì)菌具有了抗砷的性能。Cation/multidrug efflux transporter(Acr B)可以幫助細(xì)菌消除重金屬等多種有毒物質(zhì)的抑制作用
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X753;X172

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本文編號(hào)：2770327