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随着工业的发展,含铬废水以及铬渣大量地排放到环境之中,已造成严重的环境污染,含铬污染的治理迫在眉睫。而把有毒性的Cr(VI)还原成低毒的Cr(III)或生物吸附到菌体并进行回收利用,是生物治理含Cr(VI)废水污染的最常用的方法之一。因苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)菌种和基因资源十分丰富,无致病性,本试验测定了本室保存的76株Bt对含Cr(VI)废水的还原力,其中菌株BRC-HZM7和BRC-XQ15均可在24 h之内使50 mg/L铬(VI)低于0.5 mg/L,达到我国废水排放标准。这证明Bt菌株对含Cr(VI)废水普遍具有较强还原能力,初步建立了可运用于Cr(VI)污染治理的Bt菌种资源库。为进一步解析影响Cr(VI)还原效率的因素,本试验以测序菌株Bt 407 Cry-为载体,分别从接种量、pH值、温度、其他重金属及葡萄糖对还原Cr(VI)的条件进行优化。结果表明,该菌株还原Cr(VI)的最适接种量为1%,最适初始pH值为9.0,最适温度为35 oC,金属离子Mn2+、Mo2+、Cu2+、Ni2+及葡萄糖促进Cr(VI)的还原,而Zn2+和Co2+抑制Cr(VI)的还原。在最优条件下,Bt 407 Cry-菌株可在36 h时使50 mg/L Cr(VI)低于0.5 mg/L,达到我国废水排放标准。优化后的Cr(VI)还原量最高为优化前的9.25倍,极大地提高了还原效率。以Bt 407 Cry-为研究载体,结合生物信息学分析和转座子随机突变技术获得与Cr(VI)还原/吸附相关的基因,为进一步明确Bt治理铬污染的机制奠定基础。生物信息学分析表明Bt 407 Cry-含有铬抗性基因chrA和一些与Cr(VI)还原相关的基因,其中基因azoR与已知铬还原基因chrR高度同源,这为Bt 407 Cry-的高效还原Cr(VI)提供了理论依据。此外,将转座子随机突变载体pIC333转化Bt 407 Cry-,构建容量为1500株的Bt 407 Cry-转座子随机插入突变体库,获得9株Cr(VI)还原/吸附能力与野生株具有极显著提高(p<0.01)的突变株,分别命名为:Bt 407-Cr5、Bt 407-Cr15、Bt407-Cr22、Bt407-Cr90、Bt407-Cr108、Bt407-Cr215、Bt 407-Cr259、Bt 407-Cr279、Bt 407-Cr281。提取9株突变株的总DNA,经HindIII完全酶切后,自连,转化大肠杆菌TG1感受态细胞,提取转化子质粒,扩增mini-Tn10侧翼序列并测序,确定该9株突变株的转座子插入位点均为编码转移结合蛋白的基因。对Bt 407 Cry-及其9个突变子的表型进行研究表明:野生株与突变株的生长曲线没有显著差异,明确了突变株Cr(VI)还原/吸附能力的极显著提高是与菌种生长活力改变无关。试验发现大部分突变株在处理的过程中其总铬含量基本保持不变,表明废水中Cr(VI)的减少机制主要是通过Bt还原Cr(VI)。