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关于多氯联苯降解微生物分布及植物修复的研究

作　者: 帅建军
导　师: 熊飞; 熊爱生
学　校: 扬州大学
专　业: 植物学
关键词: 多氯联苯 生物降解 基因克隆 HPLC 拟南芥 基因芯片
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


多氯联苯(Polychlorinated biphenyls, PCBs)是一类含有209种同分异构体的氯代联苯,氯代程度有1-10种。长期以来,PCBs被用于工业和商业用途,据预测,全世界生产了超过1500万吨的PCBs。由于它们的疏水性,很容易被土壤、沉积物和淤泥中的自然有机物质吸收。1930年,第一次报道了PCBs对人体具有伤害性。从那时起,PCBs被证实可以致癌,同时对免疫系统、生殖系统、神经系统和内分泌系统有一系列严重的伤害。对健康问题的关注使得PCBs作为环境清理中一个主要的目标。如何修复PCBs对环境的污染问题成为近年来研究的热点,一般可以分为生物降解和非生物降解两种方法。非生物降解主要有物理法和化学法。由于一般非生物降解所需费用较高,工艺流程较为复杂,所需的费用也较高等,人们将目光对准了生物降解法。生物降解是指从微生物到植物,或者它们的衍生物通过自身有机体降解污染物的过程。生物降解主要分为微生物降解、植物修复和微生物-植物共同修复三个方面。生物降解与传统的降解方法相比,它的主要优点是降低了大量的费用。不仅如此,生物降解对污染物是永久的降解,而不像非生物降解,有时污染物会由一种形态转变为另一种形态,即二次污染。因此,利用生物降解法来解决PCBs的污染问题即经济又实效。本实验从上海及全国不同地区的土壤中筛选PCBs降解菌。通过16S rDNA的序列来鉴定菌株的类型,HPLC比较不同来源不同菌种降解多氯联苯的能力,系统发生树分析菌株之间的亲缘关系。为了进一步了解多氯联苯降解菌株中降解基因的信息,通过两步连续延伸PCR方法(PTDS)从红球菌中合成二羟基联苯双加氧酶基因,该基因的开放阅读框为888bp,通过大肠杆菌表达,获得的二羟基联苯双加氧酶共295个氨基酸。最后,利用拟南芥基因表达芯片研究拟南芥约42,,000个基因在受到PCB应激后的表达情况。结果表明分别有146和148个基因受PCBs上调和下调表达。这些基因的功能分类表明它们参与多条代谢途径,如离子运输、信号转导、转录调控和其他关系到植物生长和发育的过程。在本文中,我们分析了拟南芥PCBs诱导基因。通过基因芯片全面分析了植物中多氯联苯相关的基因调控表达,初步阐明了植物中涉及多氯联苯的功能基因,开展了利用植物进行土壤修复多氯联苯的研究。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
符号及缩略语说明  7-8
第一章 文献综述  8-18
  1 多氯联苯非生物降解研究进展  8-11
    1.1 化学法  8-10
    1.2 物理法  10
    1.3 表面活性剂对PCBs的修复法  10-11
  2 生物修复多氯联苯的研究进展  11-17
    2.1 微生物修复法  12-15
    2.2 植物修复法  15-16
    2.3 微生物,植物共同修复法  16-17
  3 本研究的目的与意义  17-18
第二章 上海地区降解多氯联苯相关微生物的分离与鉴定  18-27
  1 材料与方法  18-19
    1.1 化学试剂和培养基  18
    1.2 PCBs降解菌的分离和鉴定  18
    1.3 16S rDNA序列分析菌种  18-19
    1.4 PCBs和联苯降解试验  19
  2 结果与分析  19-25
    2.1 PCBs降解菌的分离结果  19-22
    2.2 四个土样中PCBs降解菌的分类结果  22-23
    2.3 多氯联苯和联苯的降解试验结果  23-24
    2.4 选择菌株的分类学鉴定结果  24-25
  3 讨论  25-27
第三章 东北、华中和华东部分地区降解多氯联苯相关微生物的分离与鉴定  27-33
  1 材料与方法  27-28
    1.1 化学试剂和培养基  27
    1.2 PCBs降解菌的分离  27
    1.3 16S rDNA序列分析  27-28
    1.4 HPLC分析PCBs和联苯降解试验  28
  2 结果与分析  28-31
    2.1 PCBs降解菌的分离  28-29
    2.2 HPLC鉴定菌株的进化树分析  29
    2.3 HPLC检测联苯的降解  29-31
  3 讨论  31-33
第四章 多氯联苯降解基因的设计合成及其编码的双加氧酶分析  33-40
  1 试验方法  33-35
    1.1 二羟基联苯双加氧酶RrBphCI基因的引物设计和合成  33-34
    1.2 RrBphCI基因在大肠杆菌中的表达  34-35
    1.3 RrBphCI基因在大肠杆菌中的表达产物酶性质测定  35
  2 结果与分析  35-40
    2.1 RrBphCI基因的合成  35-36
    2.2 RrBphCI基因的蛋白表达  36-37
    2.3 RrBphCI基因的蛋白表达酶相关特性  37-40
第五章 植物中多氯联苯相关基因的表达调控研究  40-47
  1 材料与方法  40-41
    1.1 拟南芥生长条件及多氯联苯处理  40
    1.2 RNA的准备  40
    1.3 芯片实验  40
    1.4 数据分析  40
    1.5 反转录PCR验证芯片数据  40-41
  2 结果与分析  41-44
    2.1 拟南芥在PCBs板上的生长情况  41
    2.2 PCB应答基因的鉴定及功能分类  41-42
    2.3 RT-PCR验证芯片结果  42-44
  3 讨论  44-47
参考文献  47-59
硕士在读期间发表的论文  59-60
致谢  60-61

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境植物学
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