嗜冷微生物对Cu2+胁迫的应答及其代谢组学研究

摘要

在重金属污染环境中,微生物细胞内必定会发生一系列生理生化及代谢变化,以达到对重金属或积累或解毒,以适应重金属环境。本课题以南极低温菌株为实验对象,分析了重金属(Cu2+)胁迫下的抗氧化特性及代谢物的变化,以期为重金属环境的治理提供理论基础。
　　(1)通过原子吸收光谱对单位质量菌体中铜元素含量的测定,从160株南极微生物中初步筛选出了对重金属抗性较好的低温5号菌,随后对其进行了16S rDNA分子鉴定及其生理生化鉴定,结合菌落形态、生理生化特征和16S rDNA分析,将5号菌归于动性球菌属,并命名为Planococcus sp. O5。
　　(2)除了Cu2+以外,菌株O5对其它重金属也有很好的抗性,抗性高低依次为Pb2+>Cu2+>Cd2+>Hg2+>Zn2+,MIC(最小抑制浓度)分别是1.0 mmol/L、0.8 mmol/L、0.7 mmol/L、0.6 mmol/L、0.5 mmol/L。
　　(3)经 CuSO4诱导后,菌体细胞内产生了一系列生理生化变化。电导率和MDA含量的迅速增加,说明重金属胁迫使氧自由基迅速增多,菌体细胞膜遭到破坏。抗氧化系统测定结果表明,金属 Cu2+诱导后,SOD、POD、GR和CAT等抗氧化酶系统的活性升高,且类胡萝卜素和GSH等抗氧化剂含量增加,清除了细胞中产生的大量活性氧自由基。同工酶谱分析表明,Cu2+诱导产生了新的同工酶,可能在自由基清除方面起重要作用。
　　(4)利用比较代谢组学手段,分析了Cu2+诱导前后菌体中对数期和稳定期阶段代谢物的变化。首先找到了OPLS-DA模式识别适合于本研究数据分析。利用OPLS-DA模式识别和T-test检验,发现了对数期Cu2+诱导前后有46种差异代谢物,稳定期 Cu2+诱导前后有50种差异代谢物,其中4种物质为Cu2+诱导前后两个生长阶段共有的差异化合物,分别是磷酸、甘氨酸、赖氨酸和一种未知物,可能是6-氯-2,4-二苯基喹啉(6-Chloro-2,4-diphenylquinoline)。推测O5菌的抗金属机制主要是通过加强蛋白的合成和增加细胞膜的稳定性来实现的。
　　以上研究以期为我们进一步理解细菌如何适应金属污染这类极端环境提供一些参考。

目录

嗜冷微生物对Cu2+胁迫的应答及其

STRESS RESPONSES AND METABOLOMICS UNDER Cu2+ IN PSYCHROPHILIC MICROORGANISM

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 生物体的逆境适应与抗氧化系统

1.3 代谢组学的概述

1.4 研究现状

1.5 研究目的及内容

第2章 抗Cu2+南极菌株的筛选和鉴定

2.1 材料与方法

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第3章 南极菌O5对重金属的抗性及生理响应

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第4章 南极菌O5在Cu2+诱导前后代谢物的变化

4.1材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢