硫酸盐还原菌介导的汞甲基化机理研究

论文摘要

汞是环境中天然存在的重金属元素,具有生物毒性、持久性和富集性,能以气态单质汞形态随大气环流进行长距离迁移,已被定义为全球性污染物。在适宜的环境条件下,汞的不同形态之间能够相互转化,其中备受瞩目的当是无机汞转化为更高毒性效应的甲基汞的过程。目前研究认为硫酸盐还原菌、铁还原菌和产甲烷菌是环境中主要的汞甲基化微生物,硫酸盐还原菌汞甲基化的研究集中在Desulfovibrio desulfuricans ND132菌株上,但该菌株属于Gilmour实验室,并非商业化的菌株,其使用和相关研究均需向Gilmour实验室申请,获得其许可。这一壁垒阻碍了研究方法的标准化和应用,使得国内很多实验室难以利用该菌株开展微生物汞甲基化的相关研究。针对上述情况,本文收集了中国普通微生物菌种保藏管理中心及其它实验室的7株硫酸盐还原菌,在实验室纯培养条件下通过对汞甲基化关键基因（hgcA和hgcB）、生长特性、汞的耐受性以及汞甲基化能力等系统研究,初步筛选合适的汞甲基化模式菌株。发现:Desulfomicrobium escambiense（CGMCC 1.3481）生长较快、具有较好的汞甲基化率（7.5±0.7%）,具备作为汞甲基化模式菌株的潜力。为进一步探究其汞甲基化过程和途径,我们利用蛋白质组学的研究手段对Desulfomicrobium escambiense（CGMCC 1.3481）在汞甲基化过程中的差异表达蛋白进行了研究。使用同位素标记相对与绝对定量（Isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ）技术对蛋白标记后,进行液相色谱-串联质谱联用技术（Liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS）鉴定和定量,质谱数据通过Mascot 2.5和ProteomeDiscoverer 2.1软件分析,并对差异蛋白进行Gene Ontology（GO）功能注释和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）pathway通路分析,结果显示,符合差异蛋白筛选标准FC>1.2或<0.83,p<0.05的蛋白共28种,上调蛋白为27种,下调蛋白为1种。Desulfomicrobium escambiense的汞甲基化途径能可能是与Desulfovibro desulfuricans ND132相同的乙酰辅酶A途径。

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致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 汞的研究现状

1.2.1 汞的理化性质

1.2.2 汞的来源

1.2.3 汞的迁移

1.2.4 汞的转化

1.2.5 汞的危害

1.2.6 汞的测定方法

1.2.7 汞甲基化的研究现状

1.3 蛋白质组学

1.3.1 蛋白质组学概述

1.3.2 蛋白质组学的研究技术

1.4 研究内容

2 七株硫酸盐还原菌汞甲基化能力的比较研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验仪器和试剂

2.2.3 培养基配制

2.2.4 细菌培养与暴露

2.2.5 汞的测定

2.2.6 PCR 测定细菌中的 hgc A 基因

2.2.7 BLAST序列比对

2.2.8 质量控制

2.3 结果与讨论

2.3.1 细菌中hgcA基因和hgcB基因

2.3.2 细菌的生长

2.3.3 细菌对氯化汞的毒性响应

2.3.4 不同细菌中甲基汞的转化率

2.3.5 菌液中总汞的分布

2.4 本章小结

3 基于iTRAQ技术分析氯化汞对Dsm.escambiense的差异表达蛋白

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂及设备

3.2.2 蛋白质的提取

3.2.3 BCA法测定总蛋白质含量

3.2.4 SDS-PAGE电泳

3.2.5 酶解

3.2.6 iTRAQ标记

3.2.7 高p H反相分级

3.2.8 液相串联质谱

3.2.9 生物信息学分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 蛋白质的定量结果

3.3.2 SDS-PAGE结果

3.3.3 差异表达蛋白鉴定结果

3.3.4 GO功能分类注释

3.3.5 KEGG注释通路分析

3.3.6 差异蛋白表达模式聚类分析

3.4 本章小结

4 结论

5 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 职亭亭

导师: 毛宇翔,胡立刚

关键词: 硫酸盐还原菌,甲基汞,技术

来源: 河南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 河南理工大学

基金: 国家自然科学基金

分类号: X172;X51

DOI: 10.27116/d.cnki.gjzgc.2019.000079

总页数: 70

文件大小: 2576K

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