白腐菌在镉与磺胺二甲嘧啶胁迫下的抗性机制及污染物去除行为的研究

论文摘要

近年来,重金属和抗生素污染日益剧烈,作为畜牧业的常用抗菌剂和生长促进剂,磺胺二甲基嘧啶在水环境和土壤环境中的检出率日益增高,镉作为一种常见的重金属类污染物,可以随着食物链在动物体内甚至人体内富集,较难通过自然分作用降解去除,因此二者的复合污染问题日益严重。生物转化技术是一项通过生物酶体系或非酶类含巯基的物质对液态和固态环境中污染物进行去除的先进的、可行的、环境友好可持续的技术。生物技术可被单独应用,也可与其他先进的技术如纳米技术联合应用。利用微生物技术去除磺胺二甲基嘧啶,尤其是去除在真实环境系统中与重金属复合污染之后的磺胺二甲基嘧啶污染得到了科学家高度重视。白腐真菌被证明是可以通过自身非特异性氧化酶系来高效降解磺胺二甲基嘧啶和通过菌体易络合位点来钝化的重金属镉优势功能菌,黄孢原毛平革菌则是白腐真菌中最常见的菌种。本研究探索了黄孢原毛平革菌在镉与磺胺二甲基嘧啶单一及复合污染条件下的生物去除率,关注于其在该过程中的毒性、抗性、污染物代谢机理和未来应用潜能。本研究主要包含两个方面:首先,在外部结构上,通过对傅里叶红外光谱和拉曼光谱的分析,认为镉与磺胺二甲嘧啶可能会通过嘧啶环上的氮原子和O=S=O发生络合作用;其次,在内部代谢机制上,通过传统的化学方法、双光子激光共聚焦显微镜和电子自旋共振仪测定菌体的活性氧含量,并通过紫外光谱法测定蛋白质、巯基类和丙二醛等物质的含量。结果显示,相比于同等浓度单一污染的情况,镉与磺胺二甲基嘧啶复合污染会导致菌体内产生更多的活性氧,同时菌体内的抗性系统也会被激发,产生大量的抗氧化酶和非酶抗氧化剂来缓解细胞的氧化损伤。并且,相比于同浓度的镉单一,黄孢原毛平革菌在镉与磺胺二甲基嘧啶复合污染胁迫下对于镉的去除率会有所增长,增幅为6.98-23.96%。虽然镉的添加对于黄孢原毛平革菌对于磺胺二甲基嘧啶的去除有轻微抑制作用,但是通过对实验组蛋白质含量和脂质过氧化物含量的测定,发现复合污染组的蛋白质含量上升,丙二醛含量下降,可以得到结论复合污染条件下污染物对于黄孢原毛平革菌的损伤程度会较小,因此,我们认为黄孢原毛平革菌适宜于对于镉和磺胺二甲基嘧啶复合污染的长期处理。本研究不但对与黄孢原毛平革菌对于镉与磺胺二甲基嘧啶复合污染的污染物去除机理、毒性效应和抗性机制进行了深入探索,而且对未来以黄孢原毛平革菌为主体的微生物技术与先进纳米技术的联合应用的可能性和可行性进行了探讨和展望。文研究结果无疑会对微生物修复技术在真实环境条件下的应用具有积极的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 白腐真菌生物修复技术简介
•     1.2.1 白腐真菌生物修复技术的发展进程
•     1.2.2 白腐真菌生物修复技术的原理
•   1.3 污染物胁迫下的毒性概述
•   1.4 本文的研究内容
• 第2章 材料与方法
•   2.1 材料与仪器
•   2.2 白腐真菌的培养
•     2.2.1 Kirk培养基的制备
•     2.2.2 菌种培养及孢子悬液制备
•   2.3 实验方法
•     2.3.1浓度梯度实验
•     2.3.2时间梯度实验
•     2.3.3 样品预处理
•   2.4 污染物去除率测定
•     2.4.1 镉浓度测定
•     2.4.2 磺胺二甲基嘧啶浓度测定
•   2.5 复合污染胁迫下黄孢原毛平革菌的毒性效应
•     2.5.1 脂质过氧化物含量测定
•     2.5.2 蛋白质含量测定
•     2.5.3 活性氧簇含量测定
•   2.6 复合污染胁迫下黄孢原毛平革菌的抗性体系
•     2.6.1 超氧化物歧化酶测定
•     2.6.2 过氧化氢酶测定
•     2.6.3 羟基清除能力检测
•     2.6.4 巯基类化合物检测
•   2.7 本章小结
• 第3章 白腐真菌在不同浓度污染物胁迫下的抗性机制研究
•   3.1 Cd-SMT胁迫下白腐真菌体内活性氧的产生
•     3.1.1 总活性氧簇
•     3.1.2 超氧自由基
•     3.1.3 羟基自由基
•   3.2 Cd-SMT胁迫下白腐真菌抗氧化剂分析
•     3.2.1 抗氧化酶
•     3.2.2 非酶抗氧化剂
•   3.3 Cd-SMT胁迫下白腐真菌羟基清除能力分析
•   3.4 Cd-SMT胁迫下白腐真菌氧化损伤分析
•     3.4.1 脂质过氧化物的产生
•     3.4.2 蛋白质含量分析
•   3.5 白腐真菌对污染物的去除能力分析
•   3.6 本章小结
• 第4章 白腐真菌在污染物胁迫下的抗性机制随时间变化的研究
•   4.1 白腐真菌体内活性氧的产生随时间变化规律
•     4.1.1 超氧自由基
•     4.1.2 羟基自由基
•   4.2 白腐真菌抗氧化机制随时间变化规律
•     4.2.1 抗氧化酶
•     4.2.2 非酶抗氧化剂
•   4.3 白腐真菌羟基清除能力随时间变化规律
•   4.4 白腐真菌氧化损伤随时间变化规律
•     4.4.1 脂质过氧化物的产生
•     4.4.2 蛋白质含量分析
•   4.5 白腐真菌对污染物的去除能力分析
•   4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 创新点
•   5.3 展望
•     5.3.1 纳米银与微生物联用技术
•     5.3.2 纳米硒与微生物联用技术
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文及专利
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郭雪莹

导师: 黄丹莲

关键词: 磺胺二甲基嘧啶,复合污染,生物去除,抗性,黄孢原毛平革菌

来源: 湖南大学

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: 湖南大学

分类号: X172;X50

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.001978

总页数: 70

文件大小: 13737K

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