铅锌尾矿重金属耐受细菌分析和质粒检出率

利用含不同铅锌浓度的重金属选择性平板,对堆积时间为20a的铅锌尾矿中细菌重金属耐受性特征进行分析,并对其质粒检出率进行测定,为深入了解细菌对重金属的适应机理提供理论依据。实验结果显示:尾矿中重金属(Pb、Cu、Co、Cd)总量及EDTA提取态含量均显著性地高于对照土壤,而可培养细菌的数量要极显著性地低于对照土壤。尾矿与对照土壤均有一定的重金属耐受细菌群体,但总体上,铅锌尾矿重金属耐受性细菌数量要略多一些。耐锌细菌的质粒检出率分别为74.07%(尾矿)和70.59%(对照),耐铅细菌的质粒检出率分别为93.1%(尾矿)和90.3%(对照),尾矿土壤耐性细菌质粒的检出率要高于对照土壤。

转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002对重金属耐受性的研究

研究了野生和转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ(mMT-Ⅰ)基因聚球藻7002对Pb、Hg、Cd、Mg、Ni、Cu、Co、Zn和As9种重金属元素的耐受性,以及重金属对藻细胞生长的半抑制浓度(IC50),并与相关文献进行了比较,旨在为转基因藻的工业应用提供依据。结果表明:转mMT-Ⅰ基因聚球藻7002每单位OD750最高可耐受4～5mmol/L的Pb2+、0.4～0.6mmol/L的Cd2+和0.8～1.2mmol/L的Hg2+,耐受性系数分别为1712.4～2140.5、92.9～139.4、331.6～497.3mg/g;相比野生聚球藻7002,它对Pb2+、Cd2+的耐受性提高了4～5倍,对Hg2+的耐受性提高了100倍左右。野生聚球藻7002的重金属耐受性系数(mg/g)大小依次为:As(Ⅲ)>Pb2+>Mg2+>Zn2+>Cu2+>Ni2+>Cd2+>Co2+>Hg2+,而转mMT-Ⅰ基因聚球藻7002的重金属耐受性系数(mg/g)大小依次为:As(Ⅲ)>Mg2+>Pb2+>Hg2+>Zn2+>Cu2+>Cd2+>Ni2+>Co2+。转mMT-Ⅰ基因聚球藻7002在重金属溶液中生长的IC50明显大于野生聚球藻7002和其他藻,其对Pb2+、Cd2+和Hg2+的IC50分别为96.60(72h)、3.94(72h)、7.57(96h)mg/L。

污泥中嗜酸酵母菌的分离鉴定及其重金属耐受性研究

从污水处理厂的活性污泥中分离纯化出一株嗜酸异养菌,命名为JJU-2,并对其进行了形态观察、生理生化特性测试及26SrDNA的D1/D2区序列分析,鉴定该菌株为假丝酵母菌(Candida palmioleophila)。进一步对JJU-2菌株的生长特性和重金属耐受性进行研究。结果表明:该菌株最适生长pH为3~6,且能适应pH<3的极端酸性环境,最适生长温度为25℃,最高耐受温度为40℃,当培养至3h,JJU-2菌株进入对数生长期,培养至18h进入稳定期。Cr^(3+)、Ni^(2+)、Pb^(2+)对JJU-2菌株的最低抑菌摩尔浓度分别为20、2.0、40mmol/L。

高铜、高锌饲养对仔猪肠道菌重金属耐受性的研究

本实验利用EMB和MRS培养基从饲喂高铜、高锌饲料的仔猪粪便中筛选耐受重金属铜、锌的大肠杆菌和乳酸杆菌,分别通过生理生化和16S rDNA测序方法进行菌株鉴定,同时测定硫酸铜和硫酸锌对抗性菌株的最低抑菌浓度(MIC)。实验结果表明,喂养高铜高锌饲料的仔猪生长状况优于对照组,粪便中铜锌的排泄量是正常喂养对照组的5～10倍。最终筛选到66株抗铜、44株抗锌大肠杆菌和8株同时对铜、锌高耐受性的乳酸杆菌。其中抗性大肠杆菌中对铜的MIC为9 mmol/L,对锌的MIC为6 mmol/L;8株乳酸杆菌中对铜的MIC为25 mmol/L,对锌的MIC达到150 mmol/L。

过量表达拟南芥AtGCS可以提高E.coli的重金属耐受性及富集能力(英文)

谷胱甘肽(GSH)是一类在生物体内广泛存在,并且是十分重要的重金属毒害保护剂之一。本研究将编码拟南芥γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶基因AtGCS(GSH合成的关键酶之一)转化到大肠杆菌(BL21)中,通过IPTG诱导过量表达TrxA-AtGCS融合蛋白来分析AtGCS在提高大肠杆菌重金属耐受性方面的作用。过量表达TrxA的大肠杆菌被用作对照。研究结果表明,在1 mmol.L-1Cd2+、Zn2+或Cu2+重金属胁迫下,过量表达TrxA-AtGCS的大肠杆菌细胞的生长状态要明显优于表达TrxA的对照细胞。同时,过量表达TrxA-AtGCS的大肠杆菌表现出超出对照细胞5倍以上的Cd2+、Zn2+和Cu2+累积量和4倍以上的GSH含量,其中,高于对照10倍的Cd2+富集量尤为明显。因而可以得出结论,拟南芥AtGCS的大量表达大大提升了大肠杆菌的谷胱甘肽含量,从而使GSH可以直接或间接地富集更多的重金属离子,进而提高了大肠杆菌对重金属逆境的抗性。

白骨壤重金属耐受性相关基因AmNramp3的克隆与分析

白骨壤(Avicennia marina(Forsk.)Vierh.)作为红树林的先锋植物,广泛分布于我国南海沿岸,是一种研究红树植物重金属污染物耐受性分子机制很好的材料.以抑制消减杂交获得的白骨壤重金属耐受性相关基因AmNramp3片段为基础,设计基因特异性引物,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了其全长,长度为1 958bp;通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测了AmNramp3在重金属镉胁迫时白骨壤叶、茎和根中的表达情况,其表达量在叶中高于根和茎中,但在茎和根中有快速的响应.利用生物信息学方法预测并分析了该基因的开放阅读框,位置位于1~1 527bp,编码508个氨基酸;进而预测并分析了AmNramp3蛋白的结构,发现其氨基酸序列中不含有信号肽,说明其不是分泌蛋白;但其具有很复杂的跨膜结构,是一种跨膜蛋白.综上,AmNramp3基因编码一种跨膜蛋白,在重金属镉胁迫下表达量快速变化,可能与镉的跨膜运输密切相关,这为后续分析该基因发挥功能的分子机制奠定了基础.

一株耐铁细菌的筛选与培养及其重金属耐受性研究

采用选择性培养基培养的方法,自张掖市临泽县平川镇铁尾矿矿区土壤样品中,分离纯化获得一株对金属铁具有较高耐受性的细菌,命名F1,由形态学特征和16S rRNA序列鉴定其为阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae);菌株培养条件研究表明,接种量1%、培养温度30℃、pH值7.0、NaCl浓度0.5%、摇床转速150 r/min为最适培养条件.重金属耐受性实验显示,该菌株可在浓度分别为1000 mg/L Fe^3+、800 mg/L Pb^2+、150 mg/L Cd^2+、900 mg/L Cu^2+、1100 mg/L Zn^2+的环境中生长,也可在上述五种重金属离子同时存在的环境中生长.Enterobacter cloacae F1表现出了良好的重金属耐受性,具备对重金属污染环境进行生物修复的潜能.

脱落酸调控植物重金属耐受性及其机制研究进展

重金属污染是21世纪面临的最紧迫的环境问题。土壤中过量的重金属会抑制植物的生长,造成生产力的下降,同时还会经食物链传递给人类和动物,威胁生态安全和生命健康。脱落酸(ABA)是一种重要的植物非生物胁迫诱导激素,在植物生长发育和应对各种逆境胁迫中起调节作用。近年来大量的研究发现,外源ABA能缓解重金属对植物的胁迫,改善植物重金属耐受性。其机制包括,调控植物对重金属的吸收和积累,改善重金属对植物光合系统的损伤,参与胁迫下植物细胞抗氧化系统的平衡,影响植物组织中其他激素的水平,以及胁迫下植物的营养元素吸收和平衡。在分子层面上,ABA通过调控ABA响应基因,特别是调控相关转录因子和载体蛋白基因的表达,实现对植物各种生理生化过程的再平衡,提高对重金属胁迫的耐受性。

白银矿区土壤重金属及可培养细菌重金属耐受性研究

对白银矿区土壤重金属进行分析研究,分离、筛选和鉴定了受污染土壤中的可培养细菌,并考察其对土壤中重金属胁迫的耐受性。结果表明:白银矿区王岘镇尾渣堆和东大沟河沟土壤重金属污染Pb>Zn>Cu;从污染最严重的土壤中分离、筛选出砖红色微杆菌(Microbacterium testaceum)、特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)和解单端孢菌素微杆菌(Microbacterium trichothecenolyticum)3种细菌,其中菌株M1(Microbacterium testaceum)对Pb、Zn、Cu、Cd的胁迫具有明显的耐受性。

植物对重金属耐受性的研究概况

概述了植物对重金属耐受性的研究概况,介绍重金属污染对高等植物生长、发育的影响,以及高等植物重金属耐受性的分子机理和耐受性相关基因的克隆与表达以及如何利用抗重金属的植物资源治理污染,培育绿色产品的研究成果。

鬼针草对重金属镉的耐受性和抗氧化酶响应特征研究

采用营养液栽培的方式,设置不同浓度Cd(0、20、40、80 mg/L和160 mg/L)胁迫处理,探究不同浓度下鬼针草的生长、耐受能力和抗氧化酶变化特征.结果表明:随Cd胁迫浓度升高,鬼针草生长受抑制加重,株高和生物量显著下降,Cd浓度为20 mg/L时根系耐性系数达最大为0.60,高于该浓度鬼针草生长发育受阻.植株Cd含量随胁迫浓度增加而升高,根部最高含量达1203.64 mg/kg,Cd1(20 mg/L)处理时Cd富集总量最大,后逐渐减小.抗氧化酶活性(过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)呈现先升后降再升高的趋势,表现出对Cd胁迫的响应过程,其中超氧化物歧化酶活性变化与鬼针草Cd的吸收呈极显著正相关(P<0.01).研究表明鬼针草对Cd有较强吸收能力,适用于有效Cd浓度低于20 mg/L的污染土壤修复.

两种大型真菌菌丝体对重金属的耐受和富集特性

用平板培养法检测大型真菌秀珍菇和猪肚菇菌丝体对重金属铬、铅和锰的耐受及富集特性。分别测定了3种重金属不同浓度处理下秀珍菇和猪肚菇的菌落直径、菌丝体干重和菌丝体中的重金属含量。结果表明:秀珍菇和猪肚菇菌丝体对Cr的耐受特性和耐受能力相当,二者的菌落直径和菌丝体干重均随Cr处理浓度的增加先升高后降低,生长抑制率为50%的Cr浓度都约为200 mg/L,对铬的最大耐受浓度都为500 mg/L。秀珍菇菌丝体对Pb敏感,100 mg/L的Pb即可极显著的抑制秀珍菇菌丝的生长,而猪肚菇则直到500 mg/L的Pb,菌丝体的生长都未受显著影响;二者生长抑制率为50%的Pb浓度分别为100 mg/L和700 mg/L,最大耐受浓度分别为1000 mg/L和2000 mg/L;因此,猪肚菇对Pb的耐受能力比秀珍菇强。秀珍菇不耐锰,而猪肚菇对锰表现出相对较高的耐受能力,生长抑制率为50%的Mn浓度约为1000 mg/L,最大耐受能力为6000 mg/L。秀珍菇菌丝体对Cr和Pb、猪肚菇菌丝体对Cr和Mn均没有达到超富集。但猪肚菇菌丝体中Pb的含量可达1125.56 mg/kg(干重),达到超富集水平,暗示猪肚菇可能是铅超富集大型真菌。

一株重金属镉耐受小球藻的分离鉴定及其生长条件优化

以龙江河镉污染水体预留样本为实验材料,从中筛选得到一株重金属镉耐受藻株,经形态和分子生物学鉴定为小球藻属,命名为Chlorella sp.LQQ-1。实验从温度、pH、Cd^(2+)、有机碳源及有机氮源等方面对该藻株生长条件进行优化,并考察其在最佳生长条件下对水体中Cd^(2+)的去除效果。结果表明:该小球藻最适宜生长温度为30℃,最适宜pH为7.0左右。Cd^(2+)在低浓度下能促进小球藻的生长,当Cd^(2+)浓度超过30μmol·L^(-1)时,小球藻的生长受到抑制。适宜该小球藻生长的最佳葡萄糖添加浓度为10g·L^(-1),最佳尿素添加浓度为1g·L^(-1)。在最佳生长条件下,该小球藻对水体中Cd^(2+)的去除率达89.7%。

1株耐重金属植物促生菌Y3的分离、生物学特性及全基因组测序分析

从江西东乡野生稻自然保护区野生稻(Oryza sativa L.)植株中分离获得1株固氮菌株Y3,通过16S rRNA和基因组系统发育分析,鉴定为Kosakonia sacchari。生理生化和促生试验表明,Y3对重金属Cu^(2+)、Ni^(2+)、Co^(2+)和Zn^(2+)具有较好的耐受性,Cd^(2+)的耐受浓度达到200μg/mL,同时具有固氮和产铁载体的功能。基因组注释和比较基因组学分析显示,Y3基因组大小为5.1 Mb,GC含量53.68%,具有5140个编码基因,其中包含74个tRNA基因、8个rRNA基因和4985个功能蛋白基因;同源基因分析表明,6株Kosakonia sacchari菌株共有3987个基因簇,其中Y3与其他5株菌株共享4417个基因簇;比较基因组分析表明,Y3基因组中存在与植物促生作用有关的铁载体合成酶和固氮酶相关基因,以及与Zn^(2+)转运和Cu^(2+)抗性相关的基因。本试验深入研究了Y3的促生和重金属耐受性机制,为更有效地利用其在植物-微生物联合修复重金属污染土壤方面提供了理论依据。

三叶鬼针草内生细菌群体多样性及重金属耐受和吲哚乙酸产生潜力

【背景】定殖于植物的多样内生细菌与宿主生长和抗逆能力密切相关。三叶鬼针草(Bidenspilosa L.)极具入侵性且抗逆性强,但目前该植物内生细菌相关研究报道极少。【目的】探究三叶鬼针草内生细菌群体多样性,筛选获得兼具重金属耐受性及吲哚乙酸(Indoleacetic acid,IAA)产生潜力的内生细菌菌株。【方法】采用MiSeq高通量方法分析三叶鬼针草内生细菌群体多样性,可培养方法测定内生细菌菌株对重金属Pb、Cd、Ni、Hg的耐受能力及产生IAA的潜力。【结果】从三叶鬼针草内生细菌群体中共测得4 031个操作分类单元(OTU),可归属于25个门51个纲76个目182个科及536个属。属级水平上,三叶鬼针草根、茎、叶和种子中分别以肠杆菌属(Enterobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)及假单胞菌属(Pseudomonas)丰度最高,伯克氏菌属(Burkholderia)、甲基杆菌属(Methylobacterium)、假单胞菌属、泛菌属(Pantoea)次之;从三叶鬼针草分离得到34株内生细菌,所有菌株均至少对1种测试的重金属具有耐受性。其中,GF-1、GF-8、YF-1、YF-2、JF-1、GF-2和JF-8这7个菌株能够产生IAA,其产率为57.48-312.22μg/mL;基于16S rRNA基因序列分析,初步鉴定菌株GF-1、GF-8、YF-1、YF-2、JF-1为芽孢杆菌(Bacillus spp.),菌株GF-2为假单胞菌(Pseudomonas sp.),菌株JF-8为伯克氏菌(Burkholderia sp.)。【结论】三叶鬼针草内生细菌群体具有丰富的种群多样性。三叶鬼针草内生细菌菌株GF-1、GF-8、YF-1、YF-2、JF-1、GF-2和JF-8兼具多重金属耐受性及高产IAA潜力,是重金属复合污染土壤生物修复的优良候选菌株。

真菌对重金属Pb(Ⅱ),Cd(Ⅱ),As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)耐受性的比较研究

从两种不同土壤环境中筛选获得19株真菌,并对其重金属耐受性进行比较分析。其中,从重金属污染严重的湖南水口山有色金属矿区土壤中筛选获得17株真菌,经鉴定分别属于曲霉属、木霉属、青霉属和镰孢属;从重金属污染较轻的廊坊经济开发区绿化用地中筛选获得2株真菌,经鉴定均为黑曲霉。研究重金属对不同土壤环境中分离的真菌的最小抑制浓度(MICs),分析菌种、生存环境、重金属浓度等因素对真菌重金属耐受性的影响,探讨真菌耐受高浓度重金属的机理。研究表明,从矿区分离获得的真菌中,Aspergillus niger PTN84等可耐受144 mmol/L Pb(Ⅱ),A.terreus PTN21,A.flavus PTN29和Trichoderma asperellum PTN1可耐受36 mmol/L Cd(Ⅱ),Fusarium sp.PTN12,A.terreus PTN21和T.asperellum PTN1可耐受36 mmol/L Cu(Ⅱ),Fusarium sp.PTN12可耐受72 mmol/L As(Ⅲ),整体上其重金属耐受能力高于文献报道的菌株,在重金属土壤修复方面具有潜在的应用价值。

一株重金属高耐受菌的分离及鉴定

利用含不同浓度的重金属选择性培养基,对采集的微生物样本进行分离,并筛选出一株超高耐受重金属菌ZM-12。对ZM-12的16S r DNA高变区序列进行BLAST比较和MEGA 4.0分析,结果通过同源进化树分析表明该菌属于肠杆菌属(Enterobacter)。对该菌进行生理生化实验、最低抑菌浓度(MIC)的测定和火焰原子吸收实验,结果表明:ZM-12属于革兰氏阴性杆菌,在不同种类的重金属培养基中,其MIC值各不相同,Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+对ZM-12的MIC值分别为22.33 mmol/L、14.48 mmol/L、>200 mmol/L、58.69 mmol/L。通过火焰原子吸收的方法,测定了ZM-12对培养基中重金属的去除率,培养一定时间后,分别测定了溶液中重金属Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+的浓度,得到其最大去除率分别达到97.68%、99.93%、41.23%、99.46%。该菌株的发现及鉴定为重金属污染环境的治理提供了参考。

抗重金属土壤微藻F1对Cu^(2+)胁迫的耐受生理机制研究

以从新疆富蕴县金属矿区土壤筛选出的抗重金属微藻F1为材料,测定在不同浓度(0、0.5、1.0、1.5和2.0mmol/L)Cu^(2+)胁迫下F1微藻叶绿素a、可溶性蛋白、MDA和谷胱甘肽(GSH)含量,以及谷胱甘肽硫转移酶(GST)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-PX)和谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCL)的活性,同时用红外光谱仪检测细胞壁上参与重金属螯合的官能团,用扫描电镜分析细胞壁上的离子交换情况,探讨F1土壤微藻对Cu^(2+)胁迫的耐受生理机制,为利用微藻生态修复技术去除污染区土壤重金属奠定基础。结果显示:(1)F1土壤微藻对Cu^(2+)具有较强的耐抗性。(2)F1土壤微藻细胞中参与吸附Cu^(2+)的基团分别为-OH、-CH2、-RCONH2和C-OH等。(3)F1土壤微藻在吸附Cu^(2+)的过程中,Cu^(2+)与细胞壁上的Al^(3+)、Fe^(2+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、K^+、Na^+和Zn^(2+)发生了交换。(4)藻细胞中的GSH和GSH-PX在F1土壤微藻耐受Cu^(2+)胁迫时起主要作用。研究认为,F1微藻种对Cu^(2+)的耐受性首先与其细胞壁外表细微结构及其离子交换特性有关,并且细胞壁上-OH、-CH_2、-RCONH_2和C-OH等化学基团起着重要作用,其次细胞内的谷胱甘肽以及谷胱甘肽相关酶类能够有效清除活性氧的过量积累,最终保护细胞免受重金属胁迫损伤。

环境丝状真菌对3种重金属的耐受性能比较与解析

考察11种丝状真菌在3种重金属(Cr(Ⅵ)、Pb2+、Cd2+)胁迫条件下的生长情况,测定重金属对供试菌株的最小抑制浓度(MIC),探讨供试菌株对重金属的耐受性。结果表明,重金属对供试菌株生长的抑制作用随重金属浓度升高而增大,高浓度重金属胁迫条件会改变供试菌株的培养性状。在14d的观察期内,Mucor sp.(菌株号Mu-tea1)对Cr(Ⅵ)表现出较好耐受性,MIC为220mg/L,在此条件下菌落直径为3.1cm,与其他菌株相比有显著性差异(p<0.05)。对Cd2+有较好耐受性的菌株有Neofusicoccum sp.(菌株号Nf1172)和Penicilliumsp.(菌株号Pe-soil2),MIC均为18mmol/L,在此条件下菌落直径分别为2.3、2.7cm,与其他菌株相比均有显著性差异(p<0.05)。对Pb2+耐受性最好的菌株为Pe-soil2,MIC为18mmol/L,在此条件下菌落直径为4.3cm,与其他菌株相比有显著性差异(p<0.05)。研究结果可为下一步利用优势菌株修复环境中重金属污染提供科学依据和研发材料。

铜绿假单胞菌重金属离子耐受性调查及相关机制的研究

旨在调查铜绿假单胞菌临床菌株对多种重金属离子的耐受性,并对相关机制进行初步研究。测定临床菌株在含有重金属离子培养基中的生长状况;构建转录融合报告基因,分析铜绿假单胞菌中RND外排泵CzcCBA的表达水平;PCR方法结合DNA测序分析调节基因czcR和czcS的序列差异。结果显示,158株铜绿假单胞菌临床菌株中,大多数耐受0.002 mol/L Co2+,1株不能在0.001 mol/L Co2+条件下生长,对照菌株ATCC27853在0.003 mol/L Co2+条件下能够生长。分析其中2株临床菌株和对照菌株ATCC27853对其它重金属离子的耐受性,结果显示其耐受趋势与Co2+一致。进一步分析了转录融合报告基因czcC-lacZ在临床菌株中的表达水平发现,β-半乳糖苷酶活力与重金属离子耐受性一致,重金属离子能够诱导β-半乳糖苷酶活力的提高。对操纵子czcCBA的调节基因czcR和czcS序列分析显示,3株菌株中调节蛋白CzcR的氨基酸序列相同,而蛋白CzcS的氨基酸序列则存在多处差异。得出结论,铜绿假单胞菌临床菌株对重金属离子存在耐受性,耐受程度与外排泵CzcCBA的表达水平相关,调节蛋白CzcS某些氨基酸的突变,可能改变了操纵子czcCBA的表达水平。