生物冶金菌种的分离鉴定及耐盐适应机理研究

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生物冶金技术由于具有流程短、成本低、耗能少、环境友好等优点已被广泛应用于有色金属资源开发利用过程。然而,许多高盐地区及矿水循环利用造成浸矿环境中盐浓度的增高,使得浸矿微生物遇到高盐浓度的挑战,极大地限制了生物冶金的效率,因此筛选耐盐浸矿菌株及深入理解微生物在盐胁迫条件下的应激反应分子机制显得越来越重要。本论文首先对内蒙古高盐碱地区巴彦淖尔市的碳窑口硫铁矿、霍格旗硫化铜矿等地收集的土样及矿坑水样进行了菌种的富集、分离、纯化,从中分离获得一株可以耐受0.34MNaCl浓度的菌株ZJ-6T,系统分类学研究表明,该菌株是脂环酸芽孢杆菌属的新菌种,根据其样品环境命名为Alicyclobacillus aeris。进一步研究表明该菌株具有氧化亚铁离子的能力,可以促进一些生物冶金菌株浸取硫化矿的速率。  喜温嗜酸硫杆菌Acidithiobacillus caldus SM-1是一株分离自生物浸矿反应器的高度嗜酸、中度嗜热的自养硫氧化细菌,研究组前期通过驯化使该菌株耐受NaCl浓度达到1 M。为了揭示该菌株耐受高盐环境的分子机制,本论文利用比较蛋白质组学方法对其在长期盐胁迫环境下及瞬时盐激反应时与正常生长条件下的差异表达蛋白进行研究。结果显示:盐胁迫环境中鉴定出38个差异表达蛋白,包括6个诱导表达蛋白,21个上调表达蛋白和11个下调表达蛋白。瞬时盐激反应中鉴定出16个上调表达蛋白和7个下调表达蛋白。功能分析表明这些差异蛋白主要涉及中心碳代谢、能量代谢、核苷酸代谢、氨基酸代谢、遗传信息传递等方面。进一步对其中的MobD(pLAtc1-p8)蛋白和未知功能蛋白Atc_1291的功能进行了验证,实验结果表明它们具有促进细胞生长的作用。  通过对喜温嗜酸硫杆菌在盐胁迫环境下细胞质内蛋白质组的变化分析发现,该菌株可能通过以下几方面的改变来应对高盐的胁迫:1)利用普通胁迫蛋白如Hsp20、GroEL的加强表达来减轻逆境胁迫引起的伤害;2)细胞自身从头合成并积累亲和性溶质(如脯氨酸),从而抵御高渗环境;3)DNA结合蛋白和未知功能蛋白Atc_1291在盐胁迫过程中上调表达,推测可能起着维持DNA稳定性的作用。
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