典型油页岩矿坑淤泥宏基因组学及宏蛋白质组学研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名(中英对照)：典型油页岩矿坑淤泥宏基因组学及宏蛋白质组学研究MetagenomicandMetaproteomicStudyofSiltinTypicalOilShalePits作者姓名：吴双指导教师姓名叶锦韶及学位、职称：博士教授学科、专业名称：工学环境工程论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月答辩委员会主席：胡春论文评阅人：熊举坤、邓红梅学位授予单位和日期：暨南大学环境学院2018年6月28日1摘要有关环境样品宏蛋白提取纯化方法的研究较少，尤其由于土壤样品更复杂，目前尚未有成熟的土壤样品宏蛋白的提取方案。该宏蛋白提取与功能研究有助于

2、为未来各种复杂环境样品微生物功能及宏蛋白质组学研究提供研究思路。为此，本研究探索了土壤类型、试剂盒、冻融、表面活性剂、溶菌酶、组织破碎、超声、研磨珠对提取纯化效果的影响。并加入不同浓度的标准蛋白溶液和模式菌种对提取方案效果进行了验证。结果表明，新鲜土样比冻干土样提取效果好；10min的超声破碎与组织破碎组合使用能有效提高蛋白提取效果。不同提取方案、合并肽段、分别分析数据有利于获得更加全面的微生物群落及功能信息。某矿坑是国内典型的油页岩开采地，经过了长达50余年的开采，给周边带来了诸多环境问题。本文通过宏基因组与宏蛋白质组学结合的研究方法，对矿坑淤泥进行高通量测序并注释建立蛋白库

3、，分析了淤泥中的微生物多样性，并进行了宏蛋白的鉴定。酸性环境条件生物分子进化关系及微生物种群演替关系对环境科学研究有科学的支撑作用，对元素地球循环研究有借鉴作用。结果显示，细菌域中相对丰富的门是能适应低营养环境并对金属有积聚能力的变形菌门和在酸性环境下生存更有优势的酸杆菌门；淤泥微生物的基因功能组成与微生物繁殖和生存密切相关。KRONA注释结果显示，对匹配到的379个上调蛋白，其所属类群中，最丰富的门是变形杆菌门（38%）和酸杆菌门（30%）。在eggNOG功能注释的550个差异蛋白中，涉及能量生产和转换数量最多（107个），其次是无机离子转运和代谢（86个）、翻译后修饰和蛋白

4、质周转等。KEGG功能注释后的300个差异蛋白大部分属于能量代谢通路和碳水化合物代谢通路。北矿坑pH比南矿坑高的现象与硫酸盐还原菌对环境pH的改变密切相关。北矿坑硫代谢比南矿坑更旺盛。在北矿坑鉴定到腺苷酸硫酸盐还原酶比南矿坑丰富，而合成该酶需要环境中的铁与硫参与转化。这表明某矿坑的自我生态修复与腺苷酰硫酸还原酶有很大相关性。在物种来源上，腺苷酸硫酸盐还原酶有不少属于硫酸还原菌。在能量代谢方面，北矿坑比南矿坑更旺盛。氧化磷酸化和光合作用途径中，所有上调蛋白均属于F型H+转移ATP酶，其在酸性条件下表达增加。谷氨酸脱氢酶的上调表明，在氮营养补给方面，北矿坑可能比南矿坑更为丰富。关键

5、词：环境样品；宏基因组学；宏蛋白质组学；酸性矿坑IAbstractTherearefewstudiesontheextractionandpurificationmethodsofmetaproteomeinenvironmentalsamplesaroundtheworld,andthereisnostandardapproachforsoilsamplemetaproteomeextractionbecausesoilsamplesarecomplex.Thestudyoftheextractionandfunctionofthemetaproteomecanhelptop

6、rovideresearchideasforfuturemicrobialfunctionalandmetaproteomicsresearchinvariouscomplexenvironments.Forthisreason,theeffectsofdifferentsoils,kits,freeze-thaw,surfactants,lysozyme,tissuedisruption,ultrasound,andbeadspecificationsonproteinextractionandpurificationwereinvestigated.Theadditiono

7、fdifferentconcentrationsofstandardproteinsolutionsandmodelstrainsverifiedtheeffectivenessoftheextractionprotocol.Theresultsshowedthatthefreshsoilsampleshadbetterextractionefficiencythanthelyophilizedsoilsamples.Thecombinationofultrasonicfragmentati