重金屬對(duì)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌菌株活性及金屬抗性相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的影響.pdf

1、細(xì)菌浸出過(guò)程中，隨著浸出液中金屬離子濃度的升高，將會(huì)對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生極大的毒害作用。研究A.ferrooxidans菌株對(duì)重金屬離子的高耐受特性及其抗性分子機(jī)制有非常重要的意義。
　　本文對(duì)菌種庫(kù)中17株A.ferrooxidans菌株的Cu2+、Zn2+離子耐受能力進(jìn)行了測(cè)定并分類。通過(guò)PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證8個(gè)與金屬轉(zhuǎn)運(yùn)和結(jié)合相關(guān)的基因（afe-0022，afe-0326，afe-0329，afe-1143，afe-0602，afe-0

2、603，afe-0604和afe-1788）是否存在于17株A.ferrooxidans菌株的基因組中。并運(yùn)用real-time quantitative PCR(RT-qPCR)技術(shù)分析分別在0.15 M Cu2+，0.2 M Zn2+刺激下8個(gè)金屬抗性相關(guān)基因在6株具有不同金屬抗性能力的A.ferrooxidans菌株(DX5，DY15，DY26，YTW，GD-0， GD-B)中的差異性表達(dá)。
　　通過(guò)比較0.15 M Cu2

3、+，0.2 M Zn2+的刺激下，17株A.ferrooxidans菌株的細(xì)胞生長(zhǎng)和亞鐵氧化能力的差異，將17株菌大致劃分為高中低三組。Cu2+離子抗性較高的菌株有7株（DY26、DY30、DY32、DX5、GF、GD-A、GD-9），中等抗性菌株有5株(DY15、DY18、BY-01、GD-B、BN)，較低抗性的菌株有5株（JYC-3、YTW、GD-0、DC、ATCC23270）。Zn2+離子抗性較高的菌株有10株(DY32、GF、B

4、Y-01、JYC-3、YTW、GD-A、GD-B、GD-9、BN、ATCC23270),中等抗性菌株有4株(DX5、DY26、DC、GD-0)，較低抗性的菌株有3株(DY15、DY18、DY30)。通過(guò)分析比較發(fā)現(xiàn)，對(duì)Cu2+、Zn2+離子都具有較高抗性的菌株有4株，分別是DY32、GF、GD-A、GD-9。其它13株菌對(duì)Cu2+、Zn2+離子的抗性是不同步的。
　　PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)表明，8個(gè)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)和結(jié)合相關(guān)基因中，7個(gè)目標(biāo)基因存

5、在于17株A.ferrooxidans菌株的基因組中，而基因afe-0604存在于8株菌株(DC、YTW、GD-0、GD-A、GD-B、GD-9、BN和ATCC23270)的基因組中，在其它9株菌株（DX5、DY15、DY18、DY26、DY30、DY32、GF、BY-01和JYC-3）中暫時(shí)沒(méi)有擴(kuò)增出該基因。
　　對(duì)8個(gè)金屬抗性相關(guān)基因的測(cè)序結(jié)果進(jìn)行生物信息學(xué)分析，結(jié)果表明afe-0022編碼陽(yáng)離子通道蛋白，afe-0326編碼

6、陽(yáng)離子外排體系蛋白，afe-0329編碼銅轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶，afe-1143編碼重金屬外排轉(zhuǎn)運(yùn)體，MFP亞基?；騛fe-0602，afe-0603，afe-0604是陽(yáng)離子ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體的組成部分，afe-0602編碼周質(zhì)陽(yáng)離子結(jié)合蛋白，afe-0603編碼ATP結(jié)合蛋白，afe-0604編碼有7次跨膜螺旋的透性酶;afe-1788編碼的膜相關(guān)鋅金屬蛋白酶具有5次跨膜螺旋。
　　8個(gè)金屬抗性相關(guān)基因在6株具有不同金屬抗性能力的A.fe

7、rrooxidans菌株(DX5， DY15， DY26， YTW，GD-0， GD-B)中的RT-qPCR結(jié)果表明，在0.15 M Cu2+刺激下，4個(gè)目標(biāo)基因(afe-0022，afe-0326，afe-0329和afe-1143)在4株菌株(DX5、DY15、DY26、GD-B)中表達(dá)量上調(diào)，有2個(gè)目標(biāo)基因（afe-0326和afe-1143）在2株銅離子敏感菌株（YTW和GD-0）中的相對(duì)表達(dá)量上調(diào)，2個(gè)基因（afe-0022，

8、afe-0329）的相對(duì)表達(dá)量沒(méi)有顯著變化。值得一提的是在2株銅敏感菌株(YTW，GD-0)中afe-1143基因的相對(duì)表達(dá)量明顯高于其它4株銅抗性菌株。此外2個(gè)基因(afe-0022，afe-0326)在6株菌株中的相對(duì)表達(dá)量與菌株的銅離子抗性水平呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)，在銅抗性較高的菌株(DX5，DY15)中的表達(dá)量高于銅敏感菌株(YTW，GD-0)。在0.2 M Zn2+刺激下，4個(gè)目標(biāo)基因（afe-0602，afe-0603，afe-0

9、604和afe-1788）的相對(duì)表達(dá)量有微弱的上調(diào)，但是與菌株的鋅離子抗性水平?jīng)]有明顯的相關(guān)性。
　　綜合RT-qPCR和生物信息學(xué)分析的結(jié)果，本文推測(cè)基因afe-0022，afe-0326，afe-0329和afe-1143所編碼的蛋白與A.ferrooxidans菌株中銅離子的轉(zhuǎn)運(yùn)密切相關(guān)，基因afe-0602，afe-0603，afe-0604和afe-1788編碼的蛋白對(duì)A.ferrooxidans菌株中鋅離子的轉(zhuǎn)運(yùn)還有待