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纳米材料影响污损早期微生物附着过程的初步研究

作　者: 刘通
导　师: 徐仲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微生物学
关键词: 人工挂板 纳米材料 污损微生物 16SrRNA 实时定量 PCR
分类号: X17
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
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内容摘要


海洋污损生物附着在船舶和各种水下人工设施上，对人类的经济活动造成不利的影响。查阅文献得知早期海洋微生物膜的形成过程是整个海洋污损生物附着动力过程的一个重要节点。因此，干扰、抑制微生物膜的形成对于防治污损意义重大。由于纳米材料具有表面效应和量子尺寸效应等特性，它可以影响一些诸如蛋白质、核酸分子等生物大分子的结构和功能，很多国家都将纳米材料作为研究重点引入海洋防污漆的研制中，以解决海洋污损生物的附着问题。本课题首先对海边人工挂板实验条件进行了摸索，然后对77种纳米碳管及另外10种纳米材料的防污效果进行大规模筛选，利用基因克隆的方法进行污损早期微生物的菌种鉴定，最后使用常规PCR及实时定量PCR方法对筛选出的13种纳米材料及组合的防污效果进行检测。污损早期微生物菌种的鉴定是通过提取污损早期微生物的基因组DNA，采用PCR方法扩增污损早期微生物的16SrDNA，并将其连接在pMD19-T质粒载体上，构建成含有污损早期微生物16SrDNA基因的重组载体。阳性克隆筛选采用蓝白斑选择和限制性内切酶Hindш和SacI消化，经过序列测定、比对及同源性分析，总结出了与NCBI网站中已知菌种16SrDNA序列同源性达到99%以上的16种污损早期微生物菌种，根据这些菌种的全基因组序列设计了物种特异性引物。纳米挂板防污实验是在钢板表面涂上混有一定浓度纳米材料的底漆，来观察不同种类、不同浓度的纳米材料对污损生物附着的抑制作用。通过对77种纳米碳管及另外10种纳米材料的大规模筛选，最终筛选出13种表观抑制污损生物附着效果明显的13种纳米材料及组合，它们分别是2%浓度的3、41、51、76号纳米碳管，2%浓度的8-51、3-49、11-50、2-14、2-33、27-61、25-66、50-67号纳米碳管的组合以及2%浓度的硅纳米和镍纳米的组合。对13纳米材料的防污效果进行常规PCR检测后发现，13种纳米材料及组合对Pseudoalteromonas atlantica、Marinomonas pontica、Psychrobacter marincola3种污损微生物的附着均有明显的抑制作用，对Pseudoalteromonas issachenkonii进行实时定量PCR检测后发现，13种纳米材料抑制该种微生物的附着作用效果不同，通过对Q-PCR反应的Ct值看以看出，76号取向性碳纳米管的抑制效果最好。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 课题的背景及其研究目的和意义  10
  1.2 海洋污损生物及其形成过程  10-12
    1.2.1 海洋污损生物概述  10-11
    1.2.2 海洋污损生物群落的形成过程  11-12
  1.3 海洋污损生物的危害及其防除方法  12-13
    1.3.1 海洋污损生物的危害  12
    1.3.2 海洋污损生物的主要防除方法  12-13
  1.4 纳米材料在新型防污漆研制中的应用前景  13-15
    1.4.1 纳米材料  13-14
    1.4.2 纳米材料在新型防污漆研制中的应用前景  14-15
  1.5 16SrRNA 序列分析技术在污损微生物鉴定中的应用  15-16
    1.5.1 细菌 16SrRNA 概述  15-16
    1.5.2 16SrRNA 序列分析技术在污损微生物鉴定中的应用  16
  1.6 课题来源及其研究的主要内容  16-18
    1.6.1 课题来源  16
    1.6.2 课题的主要研究内容  16-18
第2章 基础海洋挂板实验  18-23
  2.1 实验材料与仪器  18
  2.2 实验方法  18-20
    2.2.1 挂板实验设计  18-19
    2.2.2 涂板及挂板  19
    2.2.3 观察和取样  19-20
  2.3 试验结果与分析  20-22
    2.3.1 小石岛挂板实验结果  20-21
    2.3.2 威海港挂板实验结果  21
    2.3.3 养殖场挂板实验结果  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 纳米挂板防污实验  23-35
  3.1 实验材料与仪器  23-26
  3.2 试验方法  26-31
    3.2.1 77 种纳米碳管及 10 种纳米材料的大规模筛选  26-30
    3.2.2 13 种纳米材料及组合的涂板观察、取样  30-31
  3.3 试验结果与分析  31-34
    3.3.1 对 0.2%浓度纳米材料的筛选  31-32
    3.3.2 对 2%浓度纳米材料的筛选  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章 污损早期微生物 16SrRNA 基因的克隆与表达  35-46
  4.1 实验材料与仪器  35-37
    4.1.1 菌株、载体和细胞  35
    4.1.2 主要试剂  35-36
    4.1.3 主要仪器  36
    4.1.4 实验用培养基及溶液  36-37
  4.2 实验方法  37-41
    4.2.1 污损早期微生物 16SrDNA 的 PCR 扩增与纯化  37-39
    4.2.2 污损早期微生物 16S rRNA 基因重组载体的构建  39-41
    4.2.3 DNA 序列测定与分析  41
  4.3 实验结果与分析  41-45
    4.3.1 污损早期微生物 16S rDNA 的 PCR 扩增  41-42
    4.3.2 基因工程菌株的筛选  42
    4.3.3 重组质粒的酶切鉴定  42-44
    4.3.4 核苷酸序列分析  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章 纳米材料影响污损早期微生物附着的初步研究  46-55
  5.1 实验材料与仪器  46-47
    5.1.1 实验材料  46-47
    5.1.2 实验仪器和设备  47
  5.2 实验方法  47-49
    5.2.1 污损早期微生物基因组 DNA 的提取  47-48
    5.2.2 目的基因的 PCR 扩增及凝胶电泳检测  48
    5.2.3 13 种纳米材料防污效果的初步筛选  48-49
    5.2.4 Q-PCR 反应体系的配置和循环条件  49
  5.3 实验结果与分析  49-54
    5.3.1 模板 DNA 的凝胶电泳检测  49-50
    5.3.2 13 种纳米材料防污效果的筛选结果  50-51
    5.3.3 Q-PCR 观察 13 种纳米材料对 4 号菌附着过程影响  51-54
  5.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  59-61
致谢  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
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