一株三价砷氧化菌的筛选鉴定及其氧化机制的探究

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1、分类号Ｑ９３学号０７０３Ｚ２２０１４０２学校代码１０５１３密级ＨＵＢＥＩＮＯＲＭＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文（学术学位）一株三价砷氧化菌的筛选鉴定及其氧化机制的探究作者姓名：潘灵锋一级学科：化学化学生物学与分子生二级学科：物学指导教师：潘继承教授答辩日期：２０１８年６月２日AThesisSubmittedinFulfillmentofRequirementsfortheDegreeofMasterofChemicalbiologyandmolecularbiolo

2、gyScreening,identificationandmechanismofatrivalentarsenicoxidizingbacteriaCandidate:LingfengPanMajor:ChemistrySupervisor:ChemicalbiologyandmolecularbiologyHubeiNormalUniversityHuangshi435002,P.R.ChinaMay,2018湖北师范大学生命科学学院2018届硕士学位论文（设计）摘要砷和它的化合物是常见的环境污染物，地壳中的砷丰度约为1.8pp

3、m，岩石和土壤中砷的含量从小于1ppm至几百ppm,砷在自然界广泛的存在性导致了砷污染的不可避免。砷属于类金属,即一种两性元素,同时具有金属性和非金属性。砷的毒性和某些性质与重金属相似,且在自然环境中常与各种重金属离子共存,形成复合污染。砷是一种人类已确定的致癌物，人类过量摄取砷可能导致皮肤癌、肺癌以及各种心血管疾病，神经性疾病。微生物在砷的自然界循环中扮演重要角色。三价砷氧化菌指的是一类能够通过细菌内酶的作用将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，微生物砷氧化有两点重要意义：一是As(Ⅲ)的毒性大大强于As(Ⅴ)，因此通过氧化反应可以降低

4、环境中的砷污染毒性，同时三价砷氧化菌通过砷氧化反应过程中产生的能量进行代谢和生长。目前发现的大多数三价砷氧化菌都分离自砷富集或重金属富集的环境中。微生物比表面积大，易于繁殖，分布范围广，成本低，具有积累作用。同时，微生物作为电子传递体或受体氧化，还能分泌相关生物酶来氧化或甲基化As(Ⅲ)，能有效降低环境中的砷毒性。因此，微生物技术在砷污染治理过程中，占据很重要的地位，也是最具发展潜力的方法之一。本研究从黄石某冶炼厂取得的土样及水样中分离出耐受砷菌株64株，对单菌落进行三价砷氧化能力鉴定，发现一株菌株在培养基环境中能将As(Ⅲ)氧化

5、为As(Ⅴ)，并且其氧化率接近100%并将其命名为P11号菌株。通过菌种鉴定其为假单胞菌属(Pseudomonas)。假单胞菌属在文献中出现过砷氧化能力的报道，但对于其氧化机制及调控方面报道却很少。通过对该菌普通环境、三价砷环境及其他常见重金属环境下生长情况的监测，获取了其生长特性及其在复杂环境中的生长情况。RNA-Seq即转录组测序技术，是一种用于分析整个转录文本在基因水平和外显子水平综合特性的方法，也是一种用于鉴定新的剪切突变的独特的分析手段。转录组是指物种、组织或细胞在特定生理状态下转录的所有RNA的集合，包括mRNA和非编

6、码RNA。提取11号菌株在普通环境下与高浓度三价砷环境下RNA，利用RNA测序(RNA-Seq)的方法对比分析该菌株在整个1湖北师范大学生命科学学院2018届硕士学位论文（设计）转录过程中基因水平和外显子水平的差异，比较在各种代谢途径中关键基因的表达量差异分析其在砷氧化反应中所起作用。关键词：三价砷；三价砷氧化菌；生长曲线；RNA测序2湖北师范大学生命科学学院2018届硕士学位论文（设计）AbstractArsenicanditscompoundsarecommonenvironmentalpollutants.Theabunda

7、nceofarsenicinthecrustisabout1.8ppm.Thecontentofarsenicinrockandsoilislessthan1ppmtoseveralhundredppm,andthewidespreadexistenceofarsenicinnatureleadstotheinevitabilityofarsenicpollution.Arsenicisakindofmetal,whichisakindofamphotericelement,andhasbothmetallicandnon-met

8、allicproperties.Thetoxicityandsomepropertiesofarsenicaresimilartothoseofheavymetals,andareoftencombinedwithheavymetalionsinn