Shinella+sp.+PQ7对水体中铅耐受性及去除作用.pdfVIP

摘要

重金属污染是一种危害较为严重的污染类型，对人类生命健康有着极大的威

胁，铅污染是常见的重金属污染之一。在铅污染修复过程中，微生物尤其是细菌

呈现出较大优势。但大部分修复菌株是从重金属污染环境中分离出来的，随着测

序技术的发展，研究者可以分析细菌基因信息并验证其环境修复潜力，进而获得

更多的修复菌株。本研究首先对Shinellasp.PQ7基因组数据进行解析，分析及

验证其重金属耐受能力。PQ7在耐Pb(Ⅱ)实验中呈现出较强的耐受能力且能够合

成硫化铅（PbS）纳米颗粒。其次对PQ7吸附Pb2+的能力进行研究，探究PQ7

的Pb(Ⅱ)修复性能。最后通过转录组数据与qRT-PCR实验，讨论Pb(Ⅱ)对PQ7生

理活动的影响，初步探讨了PQ7耐Pb(Ⅱ)机制。另外，为了探讨重金属耐受与群

体感应（Quorumsensing,QS）之间的相互关系，本研究还对PQ7中QS相关基

因进行表征，并在转录水平上分析不同重金属对群体感应的影响。得出以下结论：

（1）根据基因组信息分析，PQ7具有多个生物降解通路和代谢途径，且含

21个重金属耐受相关基因。经验证，PQ7能耐受Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等多种

重金属，其中Pb(Ⅱ)的最小抑制浓度最高（8mmol/L）。三种培养条件下（板上，

液体静置和震荡），PQ7在含Pb(Ⅱ)环境中均能合成PbS纳米颗粒。

（2）通过研究不同条件对PQ7吸附Pb2+性能的影响，最适条件为pH=5、

Pb2+初始浓度为200mg/L、生物量浓度为1.0g/L，吸附容量可达到134.2mg/g。

所得数据与吸附模型拟合后发现，PQ7对Pb2+的吸附行为符合拟二级动力学模

型，对不同浓度的Pb2+吸附更符合Freundlich方程。未吸附和已吸附Pb2+的细菌

表征后发现，PQ7表面的羟基、磷酸等官能团在吸附Pb2+的过程中起到重要作用，

并形成Pb(PO)Cl和Pb(PO)(OH)。

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（3）通过转录组数据分析，Pb(Ⅱ)存在时，PQ7中44.8%的基因表达受到抑

制，16.5%的基因表达受到促进，大部分生理活动受到影响，部分基因被刺激表

达以应对环境压力。根据qRT-PCR结果，发现Pb(II)存在时，重金属转运基因

（ZnuA、SitB、SitC和SitD）在三种培养条件下不同时间段的表达量均显著上升。

这些基因编码的蛋白可能组成Pb(II)转运系统，能将Pb(II)泵出胞外。同时7个

硫酸盐还原过程相关基因的表达量均显著下降，这说明Pb(II)存在时该硫还原过

程通路受抑制，具体原因有待探索。

（4）根据基因组有哪些信誉好的足球投注网站及功能验证，PQ7的QS信号分子主要由酰基高丝氨

酸内酯（N-acyl-homoserinelactone，AHL）组成，且ShiI和ShiR是AHL合成

的关键基因。在转录组数据中，Pb(II)存在时ShiI和ShiR表达上调，进一步研

究发现，不同重金属存在时，这两个基因的表达量均显著上升。表明QS在耐受

重金属时起到一定作用，但具体的作用机制有待进一步研究。

关键词：重金属；铅；生物修复；耐受机制；群体感应；Shinella

Abstract

Heavymetalpollutionisaserioustypeofenvironmentalpollutionthatthreatens

humanlife,healthandsafety.Leadpollutionisoneofthecommonheavymetal

pollution.Intheprocessofdealingwithleadpollution,microorganisms,especially

bacteria,havegreatadvanta