抗重金属微生物筛选抗镉机理和镉吸附特性.pdf

摘要 随着重金属污染日趋严重，污染治理已成备受关注的焦点。生物 修复是颇具潜力的治理方法，应用从污染区分离筛选的本土微生物能 有效提高生物修复的效率。因此，研究本土抗重金属微生物对修复重 金属污染有重要意义。 本研究首先通过驯化、筛选和分离，从株洲冶炼厂的土壤中获得 一批抗镉微生物。其中抗性最高的细菌和真菌分别是El和M，，E1能 在18mmol／L的固体培养基和10mmol／L的液体培养基中生长，M1 能80mmol／L的固体培养基和40mmol／L的液体培养基中生长。抗 镉菌株E1是革兰氏阴性两端钝圆的短杆菌，有端生鞭毛，大小约 O．5．1．0 um。在无镉培养基中产生黄绿或蓝绿色色素，在 l上mx2．0．3．0 镉浓度高于1mmol／L的培养基中一般不产生色素。菌株E，的生理生 化特性与假单胞菌很相似。16S rDNA序列同源性分析表明菌株El与 GenBank中的铜绿假单胞菌(Pesudomonas aeruginosa)的同源性最 高达98％。可将El初步鉴定为铜绿假单胞菌。菌株M1菌丝体呈白 色或淡紫色，扫描电镜分析表明气生菌丝有隔和分枝，分生孢子细长， 长在气生菌丝上，孢子呈椭圆形。通过18S rDNA、ITS和p微管蛋 抗镉菌株El和M，的抗性和生长条件进行了研究，结果表明，它们不 仅具有抗镉的能力，而且还对其它重金属Zn、Mn、Cu、Pb和Co 以及多种抗生素具有抗性。菌株E1和Ml的适宜生长和抗镉(2 mL(250mL 6—8，装液量80．100 mmol／L)条件为温度20．35℃，pH 摇瓶)。但是El的生长和抗镉最适pH值为7，而M1的为6，它们的 最适温度是30℃。50 mg／L的Zn和Mn能促进或不因影响菌株的生 长，而50 mgm而Pb和Co对两个菌株的生长和抗镉都有抑制作用。 E，的抗镉机 其次，利用分子生物学技术初步研究了P．aeruginosa E1的质粒，没 理。采用煮沸法、SDS法和试剂盒提取P．aeruginosa 有得到结果；采用SDS、吖啶橙和苯甲酸钠培养消除质粒后测试菌株 的抗镉性能，结果发现质粒消除前后的抗镉性能没有明显差异。表明 该菌株内没有质粒，抗性基因存在染色体上。利用RT．PCR技术，对 El中相关的基因在镉胁迫下的表达差异进行了研究，以 P．aeruginosa h后czcA， 了解菌株的抗镉机理。在镉胁迫l czcB和czcC上调表 达量达到最大，然后回落到一个相对稳定的范围。czcD却在加入镉 离子10min后表达量上调到最高值，达15．67倍，然后在1．4h内保 持相对稳定的范围。czcD的表达量一般高于其他三个基因，在抗镉 中表现出很重要的作用。在镉胁迫下，基因cysM的表达较cysK强， 主要表现为上调表达，而cysK的表达差异较小，表明镉胁迫下由cysM 编码的0．乙酰丝氨酸裂解酶B在半胱氨酸的合成中起主要作用。mgt 体系对镉离子的转运调控反应比较快，主要在镉胁迫的前期起作用； znu转运体系的表达上调比较缓和而持久。初步认为镉胁迫下菌株E1 是通过外排镉离子，增加半胱氨酸的合成来适应环境的，znu和mgt 体系“轮流”负责镉离子的内流转运。 E1和PlilacinusM1的镉吸附作用进行 同时，对抗镉P．aeruginosa 了初步探讨。表明抗镉菌株E，的活细菌和灭活细菌都对水环境中的 镉有明显去除作用，吸附24