普羅威登斯屬細菌的重金屬吸附行為及轉(zhuǎn)錄組測序分析

發(fā)布時間：2020-11-01 16:21

　　目前,隨著我國工農(nóng)業(yè)化水平的提升,導致重金屬污染土壤更加嚴重。由于微生物修復具有無二次污染、生長周期短、成本低且治理效果好的優(yōu)勢,因此利用微生物修復土壤重金屬污染成為研究熱點。本文從湖南省株洲市某冶煉廠周圍重金屬污染土壤中,分離出一株新的耐受Mn(II)的細菌菌株普羅威登斯菌屬(Providencia sp.)。通過生物化學和分子技術(shù)手段證明了LLDRA6菌株具有高Mn(II)耐受性和生物吸附能力。再通過多種表征方法和等溫模型研究了菌株對重金屬的吸附機理。利用菌株液體對原始重金屬污染土壤進行生物淋洗,以驗證菌株在實際使用中修復重金屬污染土壤的能力。通過轉(zhuǎn)錄組測序和分析,找出其差異表達的基因,實時定量聚合酶鏈反應用于驗證差異表達的基因,并鑒定其抗性基因。1、重金屬耐性菌株的篩選與鑒定。從湖南株洲清水塘某冶煉廠周圍重金屬污染區(qū)采集土壤和污泥中,篩選出一株對Mn(II)具有較高耐受性的細菌菌株。目的菌株被鑒定為普羅威登斯菌屬,并命名為Providencia sp.LLDRA6。其GenBank登錄號為MH644827.1。2、目的菌株的生長曲線及表征。研究了目的菌株的生長曲線,測定其最適的pH和最適的生長溫度分別為7,35℃。同時詳細的研究了目的菌株對六種重金屬的耐受性。結(jié)果顯示Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cr~(6+)、Zn~(2+)和Mn~(2+)的最大抗性分別為2、4、4、10、200和500 mM,其中對Mn~(2+)的抗性最大。SEM-EDS,TEM數(shù)據(jù)證實菌株對Mn~(2+)具有表面吸附和胞內(nèi)富集作用,FT-IR數(shù)據(jù)證實,在細胞表面上吸附錳之后,O-H,C-H,N-H,C-N,O-C-O和C-O的峰發(fā)生位移。XPS和XRD證實了LLDRA6菌株能夠?qū)n(II)氧化為Mn(III)和Mn(IV)。3、溶液的初始濃度(范圍從25 mM到200 mM),pH和溫度對Mn(II)的生物吸附的影響。根據(jù)準二級動力學和Langmuir等溫線模型,在最優(yōu)條件下定量吸附Mn(II),其生物吸附最大容量為291.438mg/g。菌株吸附熱力學分析表明,菌株吸附過程是非自發(fā)的和吸熱的。從生物淋洗獲得的數(shù)據(jù)顯示,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、菌株的轉(zhuǎn)錄組測序和分析。結(jié)果表明:菌株基因組大小為4,34Mb,共有3956個基因,而差異表達的基因數(shù)量為543個,其中上調(diào)基因257個,下調(diào)基因286個。并對這些差異表達基因進行了GO功能注釋和KEGG生物通路分類。從差異基因中精選出24個顯著差異基因進行了RT-qPCR驗證,結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果保持一致,證實了轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果的準確性。
【學位單位】：湖南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X172;X53;Q933
【部分圖文】：