【摘要】：含砷金礦尾礦堆積通常會(huì)導(dǎo)致砷(Arsenic,As)污染物向周圍環(huán)境釋放,造成周圍環(huán)境砷污染,這種污染現(xiàn)象已經(jīng)受到了全球性的關(guān)注�，F(xiàn)有研究表明微生物在砷元素循環(huán)中發(fā)揮重要作用,而砷對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響研究較少。為了探究砷污染物對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性及耐砷潛力的影響,本項(xiàng)研究采集了中國(guó)遼寧丹東地區(qū)某金礦尾礦庫(kù)農(nóng)田土壤樣品及河流沉積物樣品,使用高通量測(cè)序手段對(duì)該環(huán)境下微生物群落結(jié)構(gòu)和分布進(jìn)行研究,通過PCR克隆文庫(kù)方法對(duì)耐砷基因arsB和ACR3的豐度和系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)行分析,對(duì)穩(wěn)定攜帶arsB、ACR3功能基因的耐砷菌進(jìn)行分離培養(yǎng),探究該菌種在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的生長(zhǎng)情況和基本特征。主要研究成果如下:(1)砷污染造成樣品內(nèi)微生物群落多樣性降低,門水平變形菌占比上升。屬水平上,陸地土壤樣品中污染環(huán)境優(yōu)勢(shì)菌種為Sulfuricurvum,未污染環(huán)境中優(yōu)勢(shì)性菌種為Candidatus Solibacter(Acidobacteria酸桿菌門)。河流環(huán)境沉積物樣品中嚴(yán)重污染環(huán)境優(yōu)勢(shì)菌種為Clostridium,污染程度輕地區(qū)優(yōu)勢(shì)性菌種為Comamonadaceae。(2)arsB、ACR3功能基因親緣關(guān)系較近菌種主要為β變形菌及γ變形菌。arsB功能基因親緣關(guān)系較近菌種為假單胞菌,在河流沉積物樣品中分布多,分布受地理位置影響大;ACR3基因在農(nóng)田土壤中分布多,總體分布范圍廣泛,多樣性高,分布受樣品種類及地理位置影響小。ACR3與產(chǎn)硫酸桿菌親緣關(guān)系近,砷和硫存在偶合現(xiàn)象。(3)分離耐砷菌種一株:Bacillus sp.JH-5-4。該菌種穩(wěn)定攜帶arsB、ACR3耐砷基因,兩種基因分別來自于不同菌種,在培養(yǎng)過程中使培養(yǎng)基pH上升,單位細(xì)菌數(shù)量中攜帶arsB基因拷貝數(shù)高于ACR3基因1000倍以上。培養(yǎng)體系中耐砷基因拷貝數(shù)隨砷濃度升高而升高。培養(yǎng)系中添加林可霉素(10μL),在砷濃度為5mM時(shí)抑制arsB,其余條件均提高兩種耐砷基因拷貝數(shù)。
[Abstract]:The accumulation of arsenic-bearing gold tailings usually leads to the release of arsenic (Arsenic,As) pollutants to the surrounding environment, resulting in arsenic pollution in the surrounding environment, which has attracted global attention. Existing studies have shown that microorganisms play an important role in arsenic cycling, while arsenic has little effect on microbial community structure and diversity. In order to investigate the effect of arsenic pollutants on the diversity of microbial community structure and arsenic tolerance potential, the farmland soil samples and river sediment samples of a gold tailings reservoir in Dandong area, Liaoning Province, China were collected. The microbial community structure and distribution in this environment were studied by high throughput sequencing. The abundance and phylogeny of arsenic resistant genes arsB and ACR3 were analyzed by PCR clone library method, and the stable carrying arsB, was analyzed. The arsenic-tolerant bacteria of ACR3 functional gene were isolated and cultured to explore the growth and basic characteristics of the strain in laboratory environment. The main results are as follows: (1) arsenic pollution reduces the diversity of microbial communities and increases the proportion of deformed bacteria at gate level. At the genus level, the dominant strain in land soil samples was Sulfuricurvum, in the unpolluted environment, and the dominant strain in the unpolluted environment was Candidatus Solibacter (Acidobacteria acid bacteria). The dominant strains in river environmental sediment samples were Comamonadaceae. (2) arsB,ACR3 functional genes. The genetic relationship of arsB functional genes was mainly 尾-deformable bacteria and gamma-deformed bacteria. The genetic relationship of arsB functional genes was Pseudomonas, which was more distributed in river sediment samples, and the distribution was greatly affected by geographical location. ACR3 gene is widely distributed in farmland soil, with wide distribution range and high diversity, which is less affected by sample species and geographical location. ACR3 is closely related to sulfuric acid producing bacteria, and arsenic and sulfur have coupling phenomenon. (3) one arsenic tolerant strain, Bacillus sp.JH-5-4., is isolated from farmland soil. (3) one arsenic tolerant strain, ACR3, is isolated from farmland soil. (3) one arsenic tolerant strain, ACR3, is isolated from arsenic tolerant bacteria. The strain stably carries arsB,ACR3 arsenic-tolerant gene, and the two genes come from different strains respectively. During the culture process, the pH of the culture medium increased, and the number of copies of arsB gene carried per unit bacterial number was more than 1000 times higher than that of ACR3 gene. The copy number of arsenic-tolerant gene in the culture system increased with the increase of arsenic concentration. When lincomycin (10 渭 L) was added to the culture line, the other conditions of inhibiting arsB, at arsenic concentration of 10 渭 L increased the copy number of arsenic resistant genes.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X172

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本文編號(hào)：2507068