耐锰微生物的筛选、生理特性研究及鉴定

论文摘要

20世纪80年代以来兴起的微生物除锰技术,以其效果好、投资省等优点逐渐受到关注。微生物作为生态修复的一个主体,在重金属污染治理中起着重要作用。本研究利用在湘潭鹤岭镇锰矿栾树恢复区采集的土壤样本,通过逐级提高Mn2+浓度的方法筛选和驯化获得优势耐锰菌株,采用优势菌株进行了除锰试验,分析测试了优势菌株的生长曲线、耐受性和相关生理生化特性,并对优势菌株进行了分类学鉴定。研究结果如下：（1）筛选获得了3株耐锰性强的杆菌（2、3、80号）。在低浓度范围内,Mn2+对筛选菌种的生长有促进作用,但在高Mn2+浓度点上,Mn2+抑制菌体生长。菌种抗Mn2+性能有一定差异,80号菌耐受性最强。（2）在测试的最低Mn2+浓度（16mg/L）点上,3号菌种的锰的去除率最高（82.6%）,其次是2号（72.3%）,80号最低（64.1%）,在测试的最高Mn2+浓度（约2000mg/L）点上,80号菌种的去除率最高（41.0%）,其次是2号（22.0%）,3号最低（18.3%）,在Mn2+浓度约200mg/L点上,单一菌种和混合菌样本Mn2+的去除率最高（>90%）。菌种混合后在每个浓度点上均保持较高的去除率。（3）通过菌落形态观察、革兰氏染色、16s rDNA分子鉴定表明：菌株2为巨大芽孢杆菌；菌株3为产酸克雷伯氏杆菌；菌株80为弗氏柠檬酸杆菌。（4）筛选的菌株在18～21h左右基本达到生长最高峰,稳定期较长；80号菌株生长比其他两株菌稍慢。3株菌的生长导致培养基pH值升高,这有利于Mn2+的氧化而形成氧化物沉淀。筛选的3株菌适应的pH值范围较宽（5-9）在温度28～37℃C之间,2、3、80号菌株最适生长温度分别为35℃、37℃、33℃。电镜扫描显示的特征说明,3株菌的除锰方式可能是将Mn2+氧化为MnO2沉淀。抗生素抗性试验表明,3号菌株能抗氨苄青霉素,在浓度达到200ug/ml时也能生长,但对硫酸卡那霉素及氯霉素敏感。2、80号菌对三种抗生素均敏感。（5）从应用角度用泥炭土作为载体,制作了筛选菌株的菌制剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 除锰方法
• 1.2.1 碱化除锰法
• 1.2.2 空气接触氧化除锰法
• 1.2.3 光化学氧化除锰法
• 1.2.4 强氧化剂除锰法
• 1.2.5 生物除锰法
• 1.3 微生物与锰的相互关系
• 1.3.1 微生物与锰的作用机理
• 1.3.2 微生物锰氧化的生物学作用
• 1.4 固锰除锰微生物现状
• 1.4.1 氧化锰微生物
• 1.4.2 微生物固锰除锰研究
• 1.5 微生物固锰除锰技术在水处理中的应用
• 1.5.1 微生固锰除锰技术应用现状
• 1.5.2 影响微生物除锰效率的因素
• 1.6 生物技术在微生物固锰除锰中的应用
• 1.6.1 固定化技术在微生物除锰中的应用
• 1.6.2 基因工程在生物除锰技术中的应用
• 1.7 氧化锰在污染环境中的应用
• 1.8 16SRDNA在微生物中的应用
• 1.9 本研究的意义和主要内容
• 1.9.1 本研究的意义
• 1.9.2 本研究的主要内容
• 2 耐锰除锰微生物的筛选与除锰特性研究
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 样品、试剂、仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 土壤特征的测定
• 2.2.2 耐锰菌株的筛选
• 2+去除率试验'>2.2.3 Mn²⁺去除率试验
• 2.2.4 优势菌种耐锰性能测验
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 土壤特征的测定
• 2.3.2 优势菌种的筛选
• 2+去除率'>2.3.3 优势菌种Mn²⁺去除率
• 2.3.4 优势菌种耐锰性能
• 2.4 小结与讨论
• 3 菌种的分子鉴定
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 菌株
• 3.1.3 主要试剂
• 3.1.4 培养基
• 3.1.5 试剂及溶液的配制
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 总DNA的提取
• 3.2.2 16s rDNA片段扩增
• 3.2.3 DNA回收纯化
• 3.2.4 菌株2、3和80重组质粒的构建和鉴定
• 3.2.5 16s rDNA序列测定与分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 总DNA提取
• 3.3.2 16s rDNA片段扩增
• 3.3.3 菌株2、3和80重组质粒的构建和鉴定
• 3.3.4 菌株2、3和80的16s rDNA序列测定与分析
• 3.4 小结与讨论
• 4 优势菌种理化性质测定与菌剂制备
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 菌株
• 4.1.3 试剂
• 4.1.4 培养基
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 菌株观察
• 4.2.2 革兰氏染色
• 4.2.3 生理生化特性
• 4.2.4 菌剂制作
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 菌株2、3和80的形态学特征
• 2+处理过的各菌形态特征'>4.3.2 1000mg/L Mn²⁺处理过的各菌形态特征
• 4.3.3 革兰氏染色结果
• 4.3.4 生理生化特性
• 4.3.5 菌制剂的制作
• 4.4 小结与讨论
• 5 结果与建议
• 5.1 结论
• 5.2 本论文的主要创新点
• 5.3 建议
• 参考文献
• 附录A:菌株2、3、80的16S RDNA基因片段测序报告（部分）
• 附录B:2、3、80号菌株BLAST比对结果
• 附录C:攻读硕士学位期间的主要学术成果
• 致谢