一株耐高温砷甲基化细菌的分离筛选与鉴定
砷的甲基化作用是砷生物地球化学循环过程的重要组成部分，已从多种生境中发现存在有介导这一过程的微生物，然而这些微生物多数是一些常温菌株，难以用于高温环境砷的生物修复。本研究从已确认有甲基砷存在的有机肥中分离到一株耐高温(45~50 oC) 的砷甲基化细菌CX-1，通过分类学鉴定，确定其为地衣芽孢杆菌属的一员。该菌株对高浓度的As(III) 具有很强的耐受性(达到10 mM)，它的生长pH范围宽泛(5.5~11.5)，是一株高效的砷甲基化菌株，经过24h的培养，可以将溶液中几乎所有的As (III) 转化为五价的二甲基砷 [DMAs(V)] 以及少量的五价三甲基砷氧化物[TMAs(V)O]。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1. 砷的来源及毒性 2
2. 有机肥中的砷 2
3. 砷的生物转化机制及修复作用 2
3. 1砷的微生物转化 3
3. 2 砷污染的微生物修复 3
4. 研究目的及意义 3
5. 研究内容及技术路线 3
5. 1研究内容 3
5. 2技术路线 3
1. 实验材料及方法 4
1. 1 供试试剂、仪器设备、培养基 4
1．2 研究手段和方法 4
1．2．1菌株的分离和筛选 4
1．2．2菌株的分类学鉴定 5
1．2．3菌株生长的最适条件 5
1．2．4菌株生理功能检测 5
1．3 数据的处理与分析 5
2. 结果和分析 5
2．1 16SrRNA基因种属鉴定 6
2．2 菌株的最适生长条件 6
2．3 菌株的生理功能检测 6
2．3. 1菌株对As(III)的抗性结果 6
2．3. 2菌株对As(III)的转化结果 7
3. 分析与讨论 7
致谢 8
参考文献 8
一株耐高温砷甲基化细菌的分离筛选与鉴定
引言 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
引言
砷(元素符号As)，是一种有毒、具有致畸致癌性的非金属元素，它与汞、镉、铬和铅等其他四类重金属元素并称为土壤“五毒”元素。它广泛地分布于岩石、土壤和天然水体中，在环境中它常与重金属离子共存，释放游离出来后会形成严重的复合污染。砷不能被降解，可通过食物链进入动物和人体内，对人体健康存在潜在危害，因此长期以来备受环境微生物相关研究工作者的关注。
1.砷的来源及毒性
自然来源和人为来源是环境中砷的两种主要来源。自然来源主要是来自母岩或土壤母质的风化和土壤、植物体的释放。据估计，每年大约将会有2.37 × 107 kg的砷以气态的形式从地表逸出至大气中[1]。人为来源主要是工业生产中和农业生产中含砷物质的使用和排放，在采矿、冶炼及化工工业生产过程中会产生大量含砷废水、废气和废渣，这些含砷的污染物的排放是造成工厂周围环境砷污染的主要原因之一。在空气中存在着挥发性砷，其容易被氧化并凝结成固体粒子，这些颗粒物会沉积在土壤和水体中，加重了砷污染[2]；同时在农业生产中，污水灌溉、工业污泥和使用含砷肥料、农药均会导致农田土壤砷污染严重[3]。
环境中砷的形态多数情况下以无机砷为主，砷化氢、亚砷酸盐、砷酸盐和有机砷(包括单甲基胂 (MMA)、二甲基胂 (DMA) 和三甲基胂 (TMA) 是主要的存在形式。As3 －在自然界中十分稀少，只存在于Eh极低的环境中,一般呈气态砷化三氢(AsH3)的形式 [4]。砷的形态不同，其生物毒性也不同，一般认为无机砷的毒性显著高于有机砷。研究表明，DMAs(V)和TMAs(V)O的毒性分别比As(III)低100倍和1000倍。一般而言，不同形态的砷对生物体的毒性顺序为：TMAs(III) > DMAs(III)，MAs(III) > As(III) > As(V) > DMAs(V)，MAs(V) >TMAs(V)O。虽然 DMAs(III)和MAs(III)的毒性大于As(III)，但它们不会在生物细胞中累积，TMAs(III)也因其具有挥发性，所以一般也不会在生物体内积累存在[5]。
2.有机肥中的砷
含砷的农药、化肥、有机肥等的施用是土壤中砷的重要来源之一。对砷污染的土壤有关研究表明，添加生物有机肥能够促进某些能促进砷甲基化微生物的生长，能明显提高砷生物挥发速率，减少其对土壤的污染水平[6]。虽然有机肥料的施入,一部分砷与土壤中的有机物分子和土壤腐殖质会形成络合物或鳌合物,因而一部分砷离子活性降低,但随着有机质的分解和矿质化[7]，砷污染现象依旧严重。砷虽然是一种微量元素，但由目前的研究成果显示，它并不是畜禽养殖过程中必须补充的微量营养元素，也未列入《饲料药物添加剂使用规范》中必须添加的微量元素类型。而砷制剂饲料添加剂如阿散酸和洛克沙胂在畜禽日粮中的添加只是以促畜禽生长、改善畜禽外观性状为商业目的[8],砷添加剂对畜禽的生长没有明显帮助，却促使畜禽体内的砷浓度处在较高的水平，当这些畜禽产生的粪便经过生物循环作用作为有机肥施用于农田时，会对土壤产生严重的污染。因此，虽然有机砷制剂的应用在畜禽养殖生产上有较好的效果，但它同时也产生了很大的环境负累，成为环境中砷污染的一个重要污染源[9]。
3.砷的微生物转化机制及修复作用
3.1 砷的微生物转化
土壤中含有各种各样的微生物，某些微生物在与砷长期共存的过程中，进化出了多种不同的砷转化机制，包括砷的氧化、还原以及甲基化等[10]。土壤环境中常见的的砷包括无机砷[As(III)、As(V)]和有机砷[MAs(V)、DMAs(V)、TMAs(V)O等][11]。砷氧化微生物可以将环境中的As(III)氧化为毒性较弱并且被铁铝矿物容易吸附的As(V)，这一机制对降低环境中的砷毒性起到重要作用[12]；在还原条件下，砷还原微生物可以将游离态和结合态的As(V)还原为毒性更高、迁移能力更强的As(III)，从而加重环境中的砷污染状况[13]。另外，微生物还能将毒性很高的无机砷转化为毒性较低的有机砷，这一转化过程我们称之为微生物的砷的甲基化作用[14]。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1. 砷的来源及毒性 2
2. 有机肥中的砷 2
3. 砷的生物转化机制及修复作用 2
3. 1砷的微生物转化 3
3. 2 砷污染的微生物修复 3
4. 研究目的及意义 3
5. 研究内容及技术路线 3
5. 1研究内容 3
5. 2技术路线 3
1. 实验材料及方法 4
1. 1 供试试剂、仪器设备、培养基 4
1．2 研究手段和方法 4
1．2．1菌株的分离和筛选 4
1．2．2菌株的分类学鉴定 5
1．2．3菌株生长的最适条件 5
1．2．4菌株生理功能检测 5
1．3 数据的处理与分析 5
2. 结果和分析 5
2．1 16SrRNA基因种属鉴定 6
2．2 菌株的最适生长条件 6
2．3 菌株的生理功能检测 6
2．3. 1菌株对As(III)的抗性结果 6
2．3. 2菌株对As(III)的转化结果 7
3. 分析与讨论 7
致谢 8
参考文献 8
一株耐高温砷甲基化细菌的分离筛选与鉴定
引言 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
引言
砷(元素符号As)，是一种有毒、具有致畸致癌性的非金属元素，它与汞、镉、铬和铅等其他四类重金属元素并称为土壤“五毒”元素。它广泛地分布于岩石、土壤和天然水体中，在环境中它常与重金属离子共存，释放游离出来后会形成严重的复合污染。砷不能被降解，可通过食物链进入动物和人体内，对人体健康存在潜在危害，因此长期以来备受环境微生物相关研究工作者的关注。
1.砷的来源及毒性
自然来源和人为来源是环境中砷的两种主要来源。自然来源主要是来自母岩或土壤母质的风化和土壤、植物体的释放。据估计，每年大约将会有2.37 × 107 kg的砷以气态的形式从地表逸出至大气中[1]。人为来源主要是工业生产中和农业生产中含砷物质的使用和排放，在采矿、冶炼及化工工业生产过程中会产生大量含砷废水、废气和废渣，这些含砷的污染物的排放是造成工厂周围环境砷污染的主要原因之一。在空气中存在着挥发性砷，其容易被氧化并凝结成固体粒子，这些颗粒物会沉积在土壤和水体中，加重了砷污染[2]；同时在农业生产中，污水灌溉、工业污泥和使用含砷肥料、农药均会导致农田土壤砷污染严重[3]。
环境中砷的形态多数情况下以无机砷为主，砷化氢、亚砷酸盐、砷酸盐和有机砷(包括单甲基胂 (MMA)、二甲基胂 (DMA) 和三甲基胂 (TMA) 是主要的存在形式。As3 －在自然界中十分稀少，只存在于Eh极低的环境中,一般呈气态砷化三氢(AsH3)的形式 [4]。砷的形态不同，其生物毒性也不同，一般认为无机砷的毒性显著高于有机砷。研究表明，DMAs(V)和TMAs(V)O的毒性分别比As(III)低100倍和1000倍。一般而言，不同形态的砷对生物体的毒性顺序为：TMAs(III) > DMAs(III)，MAs(III) > As(III) > As(V) > DMAs(V)，MAs(V) >TMAs(V)O。虽然 DMAs(III)和MAs(III)的毒性大于As(III)，但它们不会在生物细胞中累积，TMAs(III)也因其具有挥发性，所以一般也不会在生物体内积累存在[5]。
2.有机肥中的砷
含砷的农药、化肥、有机肥等的施用是土壤中砷的重要来源之一。对砷污染的土壤有关研究表明，添加生物有机肥能够促进某些能促进砷甲基化微生物的生长，能明显提高砷生物挥发速率，减少其对土壤的污染水平[6]。虽然有机肥料的施入,一部分砷与土壤中的有机物分子和土壤腐殖质会形成络合物或鳌合物,因而一部分砷离子活性降低,但随着有机质的分解和矿质化[7]，砷污染现象依旧严重。砷虽然是一种微量元素，但由目前的研究成果显示，它并不是畜禽养殖过程中必须补充的微量营养元素，也未列入《饲料药物添加剂使用规范》中必须添加的微量元素类型。而砷制剂饲料添加剂如阿散酸和洛克沙胂在畜禽日粮中的添加只是以促畜禽生长、改善畜禽外观性状为商业目的[8],砷添加剂对畜禽的生长没有明显帮助，却促使畜禽体内的砷浓度处在较高的水平，当这些畜禽产生的粪便经过生物循环作用作为有机肥施用于农田时，会对土壤产生严重的污染。因此，虽然有机砷制剂的应用在畜禽养殖生产上有较好的效果，但它同时也产生了很大的环境负累，成为环境中砷污染的一个重要污染源[9]。
3.砷的微生物转化机制及修复作用
3.1 砷的微生物转化
土壤中含有各种各样的微生物，某些微生物在与砷长期共存的过程中，进化出了多种不同的砷转化机制，包括砷的氧化、还原以及甲基化等[10]。土壤环境中常见的的砷包括无机砷[As(III)、As(V)]和有机砷[MAs(V)、DMAs(V)、TMAs(V)O等][11]。砷氧化微生物可以将环境中的As(III)氧化为毒性较弱并且被铁铝矿物容易吸附的As(V)，这一机制对降低环境中的砷毒性起到重要作用[12]；在还原条件下，砷还原微生物可以将游离态和结合态的As(V)还原为毒性更高、迁移能力更强的As(III)，从而加重环境中的砷污染状况[13]。另外，微生物还能将毒性很高的无机砷转化为毒性较低的有机砷，这一转化过程我们称之为微生物的砷的甲基化作用[14]。
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