重金屬對嗜酸氧化亞鐵硫桿菌菌株活性及金屬抗性相關基因轉錄表達的影響.pdf

1、細菌浸出過程中，隨著浸出液中金屬離子濃度的升高，將會對細菌產生極大的毒害作用。研究A.ferrooxidans菌株對重金屬離子的高耐受特性及其抗性分子機制有非常重要的意義。
　　本文對菌種庫中17株A.ferrooxidans菌株的Cu2+、Zn2+離子耐受能力進行了測定并分類。通過PCR擴增實驗驗證8個與金屬轉運和結合相關的基因（afe-0022，afe-0326，afe-0329，afe-1143，afe-0602，afe-0

2、603，afe-0604和afe-1788）是否存在于17株A.ferrooxidans菌株的基因組中。并運用real-time quantitative PCR(RT-qPCR)技術分析分別在0.15 M Cu2+，0.2 M Zn2+刺激下8個金屬抗性相關基因在6株具有不同金屬抗性能力的A.ferrooxidans菌株(DX5，DY15，DY26，YTW，GD-0， GD-B)中的差異性表達。
　　通過比較0.15 M Cu2

3、+，0.2 M Zn2+的刺激下，17株A.ferrooxidans菌株的細胞生長和亞鐵氧化能力的差異，將17株菌大致劃分為高中低三組。Cu2+離子抗性較高的菌株有7株（DY26、DY30、DY32、DX5、GF、GD-A、GD-9），中等抗性菌株有5株(DY15、DY18、BY-01、GD-B、BN)，較低抗性的菌株有5株（JYC-3、YTW、GD-0、DC、ATCC23270）。Zn2+離子抗性較高的菌株有10株(DY32、GF、B

4、Y-01、JYC-3、YTW、GD-A、GD-B、GD-9、BN、ATCC23270),中等抗性菌株有4株(DX5、DY26、DC、GD-0)，較低抗性的菌株有3株(DY15、DY18、DY30)。通過分析比較發(fā)現(xiàn)，對Cu2+、Zn2+離子都具有較高抗性的菌株有4株，分別是DY32、GF、GD-A、GD-9。其它13株菌對Cu2+、Zn2+離子的抗性是不同步的。
　　PCR擴增實驗表明，8個金屬轉運和結合相關基因中，7個目標基因存

5、在于17株A.ferrooxidans菌株的基因組中，而基因afe-0604存在于8株菌株(DC、YTW、GD-0、GD-A、GD-B、GD-9、BN和ATCC23270)的基因組中，在其它9株菌株（DX5、DY15、DY18、DY26、DY30、DY32、GF、BY-01和JYC-3）中暫時沒有擴增出該基因。
　　對8個金屬抗性相關基因的測序結果進行生物信息學分析，結果表明afe-0022編碼陽離子通道蛋白，afe-0326編碼

6、陽離子外排體系蛋白，afe-0329編碼銅轉運ATP酶，afe-1143編碼重金屬外排轉運體，MFP亞基?；騛fe-0602，afe-0603，afe-0604是陽離子ABC轉運體的組成部分，afe-0602編碼周質陽離子結合蛋白，afe-0603編碼ATP結合蛋白，afe-0604編碼有7次跨膜螺旋的透性酶;afe-1788編碼的膜相關鋅金屬蛋白酶具有5次跨膜螺旋。
　　8個金屬抗性相關基因在6株具有不同金屬抗性能力的A.fe

7、rrooxidans菌株(DX5， DY15， DY26， YTW，GD-0， GD-B)中的RT-qPCR結果表明，在0.15 M Cu2+刺激下，4個目標基因(afe-0022，afe-0326，afe-0329和afe-1143)在4株菌株(DX5、DY15、DY26、GD-B)中表達量上調，有2個目標基因（afe-0326和afe-1143）在2株銅離子敏感菌株（YTW和GD-0）中的相對表達量上調，2個基因（afe-0022，

8、afe-0329）的相對表達量沒有顯著變化。值得一提的是在2株銅敏感菌株(YTW，GD-0)中afe-1143基因的相對表達量明顯高于其它4株銅抗性菌株。此外2個基因(afe-0022，afe-0326)在6株菌株中的相對表達量與菌株的銅離子抗性水平呈現(xiàn)相同的趨勢，在銅抗性較高的菌株(DX5，DY15)中的表達量高于銅敏感菌株(YTW，GD-0)。在0.2 M Zn2+刺激下，4個目標基因（afe-0602，afe-0603，afe-0

9、604和afe-1788）的相對表達量有微弱的上調，但是與菌株的鋅離子抗性水平沒有明顯的相關性。
　　綜合RT-qPCR和生物信息學分析的結果，本文推測基因afe-0022，afe-0326，afe-0329和afe-1143所編碼的蛋白與A.ferrooxidans菌株中銅離子的轉運密切相關，基因afe-0602，afe-0603，afe-0604和afe-1788編碼的蛋白對A.ferrooxidans菌株中鋅離子的轉運還有待