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产一氧化氮基因工程菌株的构建及其对铜胁迫下杂交狼尾草的促生作用研究

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目录

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摘要

第一章、文献综述

第一节、铜污染对环境造成的影响及治理方法

1.铜污染现状及危害

2.铜污染的治理方法

第二节、影响植物提取修复效率的因素

1.修复植物的选择

2.根际环境因素及重金属形态

第三节、微生物在植物-微生物联合修复中的作用

1.微生物对重金属活性的影响

2.微生物对植物生长的影响

第四节、植物中的一氧化氮(NO)

1.植物产生NO的机制

2.NO对植物生长发育的调节作用

3.NO与植物抗逆境及胁迫

4.NO和植物激素之间的关系

第五节、细菌中NO的产生

第六节、细菌的铜抗性机制

1.大肠杆菌(Escherichia coli)的cut和pco系统

2.海氏肠球菌(Enterococcus hirae)的cop系统

3.丁香假单胞菌(Pseudomonas syringe)的cop系统

第七节、立题依据及研究意义

第二章、菌株的分离筛选及待构建的出发菌株的确定

1.材料

1.1 菌株及来源

1.2 培养基和试剂

2.方法

2.1 菌株的分离

2.2 菌株鉴定

2.3 菌株产NO能力的检测

2.4 菌株对铜的抗性的测定

2.5 质粒提取

2.6 质粒消除

2.7 菌株对抗生素的抗性测定

3.结果与分析

3.1 菌株的分离与筛选

3.2 菌株鉴定

3.3 菌株产NO能力的检测

3.4 菌株对铜的抗性的测定

3.5 菌株自身携带质粒的检测

3.6 菌株自身所携带质粒的消除

3.7 菌株的抗生素抗性

3.8 实验室保存的部分假单胞菌的铜及庆大霉素抗性

4.讨论

4.1 出发菌株的选择

4.2 构建基因工程菌株所用的基因元件的选择

5.本章小结

第三章、基因工程菌株的构建及其生物学特性研究

1 材料

1.1 菌株与质粒

1.2 培养基和试剂

2.方法

2.1 基因工程菌株的构建

2.2 基因工程菌株及出发菌株的生物学特性研究

3.结果与分析

3.1 基因工程菌株的构建

3.2 出发菌株及基因工程菌株的生物学特性研究

4.讨论

4.1 nir基因的克隆

4.2 copABCDRS的克隆

5.本章小结

第四章、基因工程菌株中gfp的表达及其植物促生特性的研究

1.材料

1.1 供试菌株

1.2 供试植物

1.3 培养基和试剂

2.方法

2.1 菌株中表达的绿色荧光蛋白(GFP)的检测

2.2 杂交狼尾草砂培试验

3.结果与分析

3.1 不同铜浓度下P-GFP融合子的表达

3.2 人工气候条件下(光照培养箱中)基因工程菌株S3-BCPN对杂交狼尾草生长的影响

3.3 半人工气候条件下(牌楼温室中)基因工程菌株E2e-BCPN对杂交狼尾草生长的影响

4.讨论

5.本章小结

全文总结

研究展望

本文的创新之处

参考文献

附录 培养基及主要试剂配方

致谢

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摘要

从铜污染土壤中生长的象草根内、茎内及土壤中分离出根内生菌34株、茎内生菌16株、土壤细菌14株,并根据菌株分离时菌落的形态特征及初始数量选择了12株可能的优势菌株,采用基于16S rDNA测序比对的方法对其进行了菌株鉴定,发现其中有3株为假单胞菌属的细菌。研究发现这3株假单胞菌都具有较强的铜抗性,并可以在反硝化条件下产生NO。依据菌株对铜和抗生素的抗性,选择菌株S3和E2e作为基因工程菌株构建的出发菌株。
   从菌株S3中克隆得到nir基因,从质粒pHC60中克隆得到gfp基因,并从菌株Pseudomonas syringae pv.Tomato pPT23D中克隆得到铜诱导型启动予和copABCDRS铜抗性基因簇。将这些基因元件连接至修饰后得到的表达载体pBBR1MCS-5-Sse上,构建出pBBR1MCS-5-Sse-CPN和pBBR1MCS-5-Sse-CPG。将两个质粒分别转化入菌株S3和E2e中,得到基因工程菌株E2e-BCPG,E2e-BCPN,S3-BCPG和S3-BCPN。研究了出发菌株和基因工程菌株的生物学特性,发现引入质粒载体没有对菌株除了铜抗性之外的生物学特性产生较大影响。
   通过研究不同铜浓度诱导下E2e-BCPG和S3-BCPG发出的绿色荧光强度,发现两株产GFP的菌株的铜诱导型启动子存在着不同的诱导浓度和基因表达强度。研究了基因工程菌株E2e-BCPN和S3-BCPN对铜胁迫下杂交狼尾草的促生作用。发现光照培养箱培养条件下菌株S3-BCPN对杂交狼尾草有较强的促生作用,可以提高幼苗的生物量,并由此增加幼苗对Cu的吸收总量;温室培养条件下(同时存在热胁迫),菌株E2e-BCPN对杂交狼尾草有较强的促生作用,可以提高植株的生物量和叶绿素含量,由于不同胁迫和处理间单位质量地上部的燃烧热差异较小,因此接种菌株E2e-BCPN提高了每株杂交狼尾草地上部的燃烧热。

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