关于多氯联苯降解微生物分布及植物修复的研究

论文摘要

多氯联苯（Polychlorinated biphenyls, PCBs）是一类含有209种同分异构体的氯代联苯,氯代程度有1-10种。长期以来,PCBs被用于工业和商业用途,据预测,全世界生产了超过1500万吨的PCBs。由于它们的疏水性,很容易被土壤、沉积物和淤泥中的自然有机物质吸收。1930年,第一次报道了PCBs对人体具有伤害性。从那时起,PCBs被证实可以致癌,同时对免疫系统、生殖系统、神经系统和内分泌系统有一系列严重的伤害。对健康问题的关注使得PCBs作为环境清理中一个主要的目标。如何修复PCBs对环境的污染问题成为近年来研究的热点,一般可以分为生物降解和非生物降解两种方法。非生物降解主要有物理法和化学法。由于一般非生物降解所需费用较高,工艺流程较为复杂,所需的费用也较高等,人们将目光对准了生物降解法。生物降解是指从微生物到植物,或者它们的衍生物通过自身有机体降解污染物的过程。生物降解主要分为微生物降解、植物修复和微生物-植物共同修复三个方面。生物降解与传统的降解方法相比,它的主要优点是降低了大量的费用。不仅如此,生物降解对污染物是永久的降解,而不像非生物降解,有时污染物会由一种形态转变为另一种形态,即二次污染。因此,利用生物降解法来解决PCBs的污染问题即经济又实效。本实验从上海及全国不同地区的土壤中筛选PCBs降解菌。通过16S rDNA的序列来鉴定菌株的类型,HPLC比较不同来源不同菌种降解多氯联苯的能力,系统发生树分析菌株之间的亲缘关系。为了进一步了解多氯联苯降解菌株中降解基因的信息,通过两步连续延伸PCR方法（PTDS）从红球菌中合成二羟基联苯双加氧酶基因,该基因的开放阅读框为888bp,通过大肠杆菌表达,获得的二羟基联苯双加氧酶共295个氨基酸。最后,利用拟南芥基因表达芯片研究拟南芥约42,,000个基因在受到PCB应激后的表达情况。结果表明分别有146和148个基因受PCBs上调和下调表达。这些基因的功能分类表明它们参与多条代谢途径,如离子运输、信号转导、转录调控和其他关系到植物生长和发育的过程。在本文中,我们分析了拟南芥PCBs诱导基因。通过基因芯片全面分析了植物中多氯联苯相关的基因调控表达,初步阐明了植物中涉及多氯联苯的功能基因,开展了利用植物进行土壤修复多氯联苯的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号及缩略语说明
• 第一章 文献综述
• 1 多氯联苯非生物降解研究进展
• 1.1 化学法
• 1.2 物理法
• 1.3 表面活性剂对PCBs的修复法
• 2 生物修复多氯联苯的研究进展
• 2.1 微生物修复法
• 2.2 植物修复法
• 2.3 微生物,植物共同修复法
• 3 本研究的目的与意义
• 第二章 上海地区降解多氯联苯相关微生物的分离与鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 化学试剂和培养基
• 1.2 PCBs降解菌的分离和鉴定
• 1.3 16S rDNA序列分析菌种
• 1.4 PCBs和联苯降解试验
• 2 结果与分析
• 2.1 PCBs降解菌的分离结果
• 2.2 四个土样中PCBs降解菌的分类结果
• 2.3 多氯联苯和联苯的降解试验结果
• 2.4 选择菌株的分类学鉴定结果
• 3 讨论
• 第三章 东北、华中和华东部分地区降解多氯联苯相关微生物的分离与鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 化学试剂和培养基
• 1.2 PCBs降解菌的分离
• 1.3 16S rDNA序列分析
• 1.4 HPLC分析PCBs和联苯降解试验
• 2 结果与分析
• 2.1 PCBs降解菌的分离
• 2.2 HPLC鉴定菌株的进化树分析
• 2.3 HPLC检测联苯的降解
• 3 讨论
• 第四章 多氯联苯降解基因的设计合成及其编码的双加氧酶分析
• 1 试验方法
• 1.1 二羟基联苯双加氧酶RrBphCI基因的引物设计和合成
• 1.2 RrBphCI基因在大肠杆菌中的表达
• 1.3 RrBphCI基因在大肠杆菌中的表达产物酶性质测定
• 2 结果与分析
• 2.1 RrBphCI基因的合成
• 2.2 RrBphCI基因的蛋白表达
• 2.3 RrBphCI基因的蛋白表达酶相关特性
• 第五章 植物中多氯联苯相关基因的表达调控研究
• 1 材料与方法
• 1.1 拟南芥生长条件及多氯联苯处理
• 1.2 RNA的准备
• 1.3 芯片实验
• 1.4 数据分析
• 1.5 反转录PCR验证芯片数据
• 2 结果与分析
• 2.1 拟南芥在PCBs板上的生长情况
• 2.2 PCB应答基因的鉴定及功能分类
• 2.3 RT-PCR验证芯片结果
• 3 讨论
• 参考文献
• 硕士在读期间发表的论文
• 致谢