Virgibacillus halodenitrificans PDB-F2是一株在高鹽條件下有效降解苯酚的革蘭氏陽性中度嗜鹽菌,可應(yīng)用于高鹽有機廢水的處理。中度嗜鹽菌主要通過自身合成或轉(zhuǎn)運相容性溶質(zhì)來實現(xiàn)耐鹽,對于PDB-F2轉(zhuǎn)運相容性溶質(zhì)的耐鹽機制的研究還很少。本文主要對PDB-F2轉(zhuǎn)運甘氨酸甜菜堿的耐鹽機制進(jìn)行了研究,豐富了中度嗜鹽菌V.halodenitrificanPDB-F2耐鹽機制的理論研究,對于PDB-F2應(yīng)用于高鹽有機廢水的處理以及利用合成生物學(xué)加強普通降解菌的耐鹽性能具有重要意義。本文首先通過核磁共振(NMR)確定了V.halodenitrificans PDB-F2在高鹽條件下對甘氨酸甜菜堿的轉(zhuǎn)運,與自身合成四氫嘧啶相比,PDB-F2會優(yōu)先轉(zhuǎn)運外界的甘氨酸甜菜堿以抵抗?jié)B透脅迫,外源添加的甜菜堿會抑制PDB-F2胞內(nèi)四氫嘧啶的合成。外源甘氨酸甜菜堿對PDB-F2的滲透保護(hù)作用的研究結(jié)果表明,甜菜堿顯著提升了 PDB-F2在6%-15%NaCl鹽度下的耐鹽生長性能與耐受鹽度,其最大耐受鹽度達(dá)15%NaCl。利用E.col MKH13因相容性溶質(zhì)合成基因與轉(zhuǎn)運基因存在缺陷而不能于4%NaCl鹽度下生長的特點,對V.halodenitrificans PDB-F2全基因組預(yù)測的轉(zhuǎn)運基因betL,opuD1,opuD2和opuD3進(jìn)行了功能驗證,證明了它們是編碼甜菜堿轉(zhuǎn)運蛋白的基因。而且通過E.coli MKH13測定了 BetL、OpuD1、OpuD2和OpuD3對甜菜堿的親和性,其親和力大小依次為BetLOpuD1OpuD3OpuD2。利用實時熒光定量PCR對V.halodenitrificans PDB-F2轉(zhuǎn)運基因betL,opuD1,opuD2和opuD3轉(zhuǎn)錄水平的研究表明,轉(zhuǎn)運基因的轉(zhuǎn)錄水平與胞內(nèi)甜菜堿的含量隨著鹽度的增加而增加,betL、opuD1和opuD3的最大值均在12%NaCl鹽度下,說明轉(zhuǎn)運基因的轉(zhuǎn)錄水平和甜菜堿的轉(zhuǎn)運量取決于外部施加的滲透脅迫的程度。轉(zhuǎn)運基因由NaCl誘導(dǎo)表達(dá),而甜菜堿對于基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)雖然沒有誘導(dǎo)作用,但是影響轉(zhuǎn)運基因的轉(zhuǎn)錄水平,其最大的轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生于NaCl與甜菜堿共同存在的條件下,且轉(zhuǎn)運基因?qū)Ω拾彼崽鸩藟A具有轉(zhuǎn)錄特異性;外界滲透脅迫引起的V.halodenitrificans PDB-F2甜菜堿轉(zhuǎn)運,不僅依賴于滲透刺激引起的的轉(zhuǎn)運基因轉(zhuǎn)錄,而且與被刺激的轉(zhuǎn)運蛋白活性水平有關(guān)。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X172;X703
【部分圖文】：

性溶質(zhì)”這種策略為適應(yīng)滲透變化的環(huán)境提供了一種非常通用的手段，正如許多微生物??完全依賴有機相容性溶質(zhì)進(jìn)行滲透壓反應(yīng)一樣［２８］。在有限的范圍內(nèi)，有機相容性溶質(zhì)的??積累是微生物世界的普遍反應(yīng)。圖１．２［２９］是５ａｄ／／ｗ如加７＾的耐鹽機制示意圖，顯示的??是介導(dǎo)細(xì)胞Ｋ＋和Ｎａ＋穩(wěn)態(tài)，合成滲透壓保護(hù)劑Ｌ－脯氨酸，轉(zhuǎn)運相容性溶質(zhì)（Ｏｐｕ轉(zhuǎn)運??蛋白）和在低滲沖擊下用作快速釋放離子和有機物的安全閥ＭｓｃＳ－與ＭｓｃＬｔｙｐｅ機械敏??感通道的系統(tǒng)。??Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ?ｓｏｌｕｔｅ??ｕｐｔａｋｅ??Ｉ?Ｏｐｕ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｓ??１．９?ＭＰａ?Ｉ＂Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ＊］?｜??ｓｏｌｕｔｅ?？？？：纖??Ｎａ．＾＊ＮａｔＡＢ?‘一．二；＇＇．．??Ｐｒｏｌｉｎｅ??＿ＡＮｈａＣ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ＭｓｃＳ?Ｓ??ＩＮｈａＫ?［Ｋ１?，薄?ｗ??Ｎａ．＂＾￣?Ｋ．?Ｋ．??ｊＮｈａＫ?Ｊ＾ＫｈｔＴＵ?｜?ＹｕｇＯ?｜?ＫｔｒＡ／Ｂ?｜?ＫｔｒＣ／Ｄ??Ｋ＊?Ｋ＊?Ｋ＊??圖１．２價／ｃ／Ｚ／ｗＳｉ＾ｗＭ／Ｚｓ的耐鹽機制??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓａｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｃｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?Ｂａｃｉｌｌｕｓ?Ｓｕｂｔｉｌｉｓ??１．３相容性溶質(zhì)耐鹽機制概述??１．３．１相容性溶質(zhì)種類和作用機制??相容性溶質(zhì)是指極易溶、不帶電荷的小分子量有機物質(zhì)

熱力學(xué)效應(yīng)、疏水作用增加等也使相容性溶質(zhì)對生物大分子產(chǎn)生穩(wěn)定作用，防止其延展??變性［３５］。所以細(xì)胞液中相容性溶質(zhì)的這種不均勻分布產(chǎn)生熱力學(xué)驅(qū)動，促進(jìn)蛋白質(zhì)的正??確構(gòu)象和蛋白質(zhì)組裝體的形成，從而保持其生物學(xué)功能［３６］。圖１．３是蛋白質(zhì)和相容性溶??質(zhì)之間相互作用的示意圖。??Ａ?６?＾??、，：ｖ，／?ｎ??圖１．３相容性溶質(zhì)作用機制示意圖??（注：Ａ蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)：Ｂ存在相容性溶質(zhì)時蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)）??Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ?ｓｏｌｕｔｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ａｃｔｉｏｎ??（Ｎｏｔｅ：?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｒｏｔｅｉｎ；?Ｂ?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｗｉｔｈ?ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ?ｓｏｌｕｔｅ）??１．３．２相容性溶質(zhì)耐鹽機理??在較高的鹽度下，中度嗜鹽菌需要通過自身合成或轉(zhuǎn)運相容性溶質(zhì)來抵御高鹽環(huán)境??帶來的不利影響。微生物細(xì)胞通過感知外界滲透脅迫的程度，可以微調(diào)相容性溶質(zhì)在細(xì)??胞內(nèi)積聚的水平。相容性溶質(zhì)的類型是多樣性的，下面對一些普遍的相容性溶質(zhì)進(jìn)行介??紹。??（１）

?華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??定的相容性溶質(zhì)四氧喃唳（Ｅｃｔｏｉｎｅ?）及其衍生物輕基四氫喃晻（Ｈｙｄｒｏｘｙｅｃｔｏｉｎｅ?）（圖１．４?）??是Ｎ－乙�；被岬沫h(huán)狀氨基酸衍生物［３７］。在嗜鹽菌中，四氫嘧啶主要在高的鹽度下??與脯氨酸一起產(chǎn)生，但在細(xì)胞周期的晚期穩(wěn)定期，四氫嘧啶與脯氨酸的比率大大增加［３８］。??編碼四氫嘧啶生物合成途徑酶的基因形成以鹽度依賴性方式表達(dá)的操縱子，在??３ＭＮａＣｌ濃度時最大表達(dá)。??（３）
【參考文獻(xiàn)】

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2 龍啟福;朱德銳;韓睿;蘆殿香;;嗜鹽菌相溶物質(zhì)合成與轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié)機制[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2011年09期

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本文編號：2871426