Shewanella oneidensis MR-1對(duì)砷甲基化及其影響因素研究.pdf

1、 I 摘要 摘要 不同類型的砷， 其毒性有著很大的差異， 含砷化合物進(jìn)行氧化或者甲基化反應(yīng)會(huì)降低砷的毒性。Challenger 機(jī)制作為普遍接受的生物砷甲基化理論提出，微生物將無(wú)機(jī)砷轉(zhuǎn)化為有機(jī)砷時(shí)， 是通過(guò)微生物自身電子的傳遞鏈作用將砷進(jìn)行交替氧化還原的反應(yīng)過(guò)程。 在實(shí)驗(yàn)室模擬的條件下， 論文研究了 S.oneidensis MR-1 在不同影響因素下對(duì)砷甲基化的作用。研究結(jié)果為 S. oneidensis MR-1 對(duì)生物砷甲基化的過(guò)

2、程及其影響因素提供了直接證據(jù)。本論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 1. S. oneidensis MR-1 對(duì)不同價(jià)態(tài)的無(wú)機(jī)砷（iAs）具有一定的耐受力。當(dāng) As3+濃度超過(guò) 13.35 ?mol?L-1 時(shí)，S.oneidensis MR-1 依舊可以生長(zhǎng)，但受到一定程度的抑制，主要表現(xiàn)為菌株生長(zhǎng)期延長(zhǎng)， 對(duì)數(shù)期推遲。 但 S. oneidensis MR-1 在濃度為 13.35 ?mol?L-1 的 As5+溶液中生長(zhǎng)時(shí)， 表現(xiàn)出良

3、好的砷耐受力和生長(zhǎng)活力。結(jié)果表明：在濃度一致的iAs 條件下，對(duì)于 S. oneidensis MR-1 菌株，As3+的毒性大于 As5+的毒性。 2. 研究發(fā)現(xiàn)存在甲基供體的情況下，S. oneidensis MR-1 在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠?qū)?As5+轉(zhuǎn)化為甲基砷。在初始 As5+濃度為 13.35 ?mol?L-1、溫度 30℃的厭氧條件下，溶液中 S. oneidensis MR-1 的甲基化率達(dá)到 19%。在 S. oneiden

4、sis MR-1 菌株細(xì)胞中產(chǎn)生了MMA、DMA，其細(xì)胞中 DMA 的變化趨勢(shì)和溶液中 DMA 的變化趨勢(shì)保持一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，S. oneidensis MR-1 對(duì)砷的甲基化過(guò)程很有可能是細(xì)胞內(nèi)的酶促反應(yīng)。 3. 考察了不同溫度、 初始 pH 值、培養(yǎng)基成分對(duì)砷甲基化的影響。結(jié)果表明：在 30℃的厭氧條件下， S. oneidensis MR-1 的砷甲基化率最高， 證明在此溫度下最利于甲基砷的產(chǎn)生。在弱酸性的環(huán)境中 S. one

5、idensis MR-1 對(duì)生物砷甲基化效率高于弱堿性環(huán)境中砷甲基化效率，證明在弱酸性的條件下有利于微生物進(jìn)行砷甲基化。LB 培養(yǎng)基溶液中產(chǎn)生的 DMA 在 1~5d 時(shí)呈現(xiàn)出含量逐漸增加的趨勢(shì)，隨后 DMA 含量趨于平穩(wěn)。M1 培養(yǎng)基溶液中產(chǎn)生的 DMA 在 3 d 時(shí)含量達(dá)到峰值，隨后 DMA 的含量逐漸下降，說(shuō)明培養(yǎng)液中具有電子傳遞物質(zhì)的培養(yǎng)基能促進(jìn) iAs 轉(zhuǎn)化為有機(jī)砷， 碳源是保證微生物生長(zhǎng)、進(jìn)行砷甲基化的前提。 4. 考察了

6、不同甲基供體對(duì)生物砷甲基化的影響。 結(jié)果表明： 甲基谷氨素(CH3CoB12)、活性腺苷甲硫氨酸(SAM)均可以作為 S. oneidensis MR-1 砷生物甲基化過(guò)程的甲基供體，但 SAM 作為甲基供體時(shí)甲基化效率更高。還原性谷胱甘肽(GSH)作為細(xì)胞還原劑，能夠提高細(xì)胞內(nèi)甲基砷的轉(zhuǎn)化率。說(shuō)明 S. oneidensis MR-1 在生物砷甲基化過(guò)程中對(duì)甲基供體的利用率不一樣，甲基轉(zhuǎn)移酶對(duì) SAM 的親和力更強(qiáng)。同時(shí) GSH 加速